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2023 年度 研究成果報告書

2次元拡張π電子系の開発によるスズ系ペロブスカイト太陽電池の高性能化

研究課題

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研究課題/領域番号 21K14694
研究種目

若手研究

配分区分基金
審査区分 小区分35030:有機機能材料関連
研究機関京都大学

研究代表者

中村 智也  京都大学, 化学研究所, 助教 (90850371)

研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2024-03-31
キーワードペロブスカイト / 太陽電池 / 電子輸送材料 / フラーレン
研究成果の概要

スズハライドペロブスカイト太陽電池は、環境負荷の少ない塗布型太陽電池として期待されている。しかし、スズペロブスカイトの伝導帯準位が浅いため、一般的に用いられる電子輸送材料であるフラーレンC60のLUMO準位との間のエネルギーギャップが大きく、低い開放電圧しか得られないことが課題であった。そこで本研究では、浅めのLUMO準位をもつ電子輸送材料として、(1) 開口フラーレン誘導体および、(2) フェニレン架橋ビスピリジノフラーレン誘導体を開発した。本材料を電子輸送材料として用いたスズペロブスカイト太陽電池において、最高で0.86 Vの開放電圧と12.3%の光電変換効率が得ることができた。

自由記述の分野

有機エレクトロニクス

研究成果の学術的意義や社会的意義

浅めのLUMO準位をもつフラーレン誘導体としては、インデン-C60二付加体(ICBA)が一般的に用いられている。しかし、二付加体は合成においてさまざまな異性体が生じ、それらを分離するのが困難であるという課題があった。本研究で開発した開口フラーレン誘導体およびビスピリジノフラーレン誘導体は、多くの異性体を生じることなく簡便に大スケールで合成可能であるという特徴をもつ。スズペロブスカイト太陽電池の実用化にもつながる成果である。

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公開日: 2025-01-30  

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