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2022 年度 実績報告書

錯体種の設計と反応場の制御による高結晶鉛フリーペロブスカイトの水中合成法の創出

研究課題

研究課題/領域番号 21K20475
研究機関東北大学

研究代表者

横山 幸司  東北大学, 環境科学研究科, 助教 (00911158)

研究期間 (年度) 2021-08-30 – 2023-03-31
キーワード鉛フリーペロブスカイト / ペロブスカイト太陽電池 / 水中合成
研究実績の概要

本年度は、ヨウ化水素酸よりも安定なアルカリ金属ヨウ化物をヨウ化スズ原料の可溶化剤に用い、高濃度(0.5 mol/L)でありながら大気中でも安定な原料水溶液を調製した。また、還元剤としてアスコルビン酸を添加すると、原料水溶液中ではスズの酸化が抑制できることを、エレクトロスプレーイオン化飛行時間型質量分析から明らかにした。この水溶液に有機カチオン原料水溶液を加えると瞬時にヨウ化スズ系ペロブスカイト材料が過飽和析出し、この材料は既存の材料と比較しても大気暴露後の劣化が抑えられることをX線回折法やX線光電子分光分析から明らかにした。以上より本研究全体を総括すると、原料水溶液中の原料の化学状態の最適化と安定化を実現する新規添加剤を見出し、大気中・水中でも高品質・高耐久なヨウ化スズ系ペロブスカイト材料を合成することに成功した。本研究で得られた知見をベースとすれば、原料水溶液の塗布によるハライドペロブスカイト光電変換層の大気中成膜が実現でき、従来、酸素・水分に弱いとされてきたハライドペロブスカイト材料の化学の転換点となり得るとともに、ハライドペロブスカイト材料と酸素・水分との相互作用に関する基礎研究の進展にも寄与し得る。さらに、本合成法は、禁水設備などの特殊な製造設備を必要としないペロブスカイト太陽電池製造法に展開可能であるため、低コストで簡便な革新的太陽電池製造プロセスを創出し、次世代型太陽電池の実用化・社会実装を加速するものと期待される。

  • 研究成果

    (4件)

すべて 2022

すべて 学会発表 (4件)

  • [学会発表] アスコルビン酸を用いた高安定なヨウ化スズペロブスカイト光吸収材料の大気中・水中合成法の開拓2022

    • 著者名/発表者名
      横山幸司、横山俊、高橋英志
    • 学会等名
      第73回コロイドおよび界面化学討論会
  • [学会発表] 二重ペロブスカイト光発電材料の水溶液中合成に向けた銅・インジウム-ハロゲン化物錯体の同定と制御2022

    • 著者名/発表者名
      池谷駿之介
    • 学会等名
      第4回環境科学討論会
  • [学会発表] 二重ペロブスカイトの水溶液中合成を目的とした銅・インジウム-ハロゲン化物錯体構造の最適設計2022

    • 著者名/発表者名
      池谷 駿之介、横山 幸司、横山 俊、高橋 英志
    • 学会等名
      資源・素材2022(福岡)
  • [学会発表] 二重ペロブスカイト光発電材料の水中合成に向けたCu/In-ハロゲン化物錯体構造の制御2022

    • 著者名/発表者名
      池谷駿之介
    • 学会等名
      第15回資源・素材学会東北支部若手の会

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公開日: 2023-12-25  

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