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2016 年度 実績報告書

2次元無機有機ペロブスカイト物質の太陽電池材料への応用

研究課題

研究課題/領域番号 26600119
研究機関上智大学

研究代表者

江馬 一弘  上智大学, 理工学部, 教授 (40194021)

研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2017-03-31
キーワード無機有機ハイブリッド物質 / 励起子 / 量子井戸 / 太陽電池
研究実績の概要

近年注目を集めている無機有機ハイブリッドペロブスカイト物質(HP物質と略す)の2次元構造(量子井戸)を太陽電池応用に適用するための研究を行っている.2014年度までは,2次元構造の励起子物性の確認のための実験,および,3次元構造における励起子物性の研究を行った.3次元物質では励起子が存在しないと言われているが,精密な光学測定により,少なくとも臭素系においては励起子が安定に存在することを示唆する実験結果が得られていた.
2015年度はそれを確認するために,低温における励起子散乱の測定に取り組み,散乱現象の確認に成功した.励起子散乱による発光(P発光と呼ばれている)が確認され,これにより,励起子束縛エネルギーが20~40meVであることが判明した.研究期間を延長した2016年度は,ヨウ素系に関しても同様の測定を行い,ヨウ素系での励起子束縛エネルギーが,10~20meVであることが判明した.これにより,臭素系では室温においても励起子が安定であり,ヨウ素系では励起子が解離しているものと予想される.
2次元物質については,試料作製方法の改良を行った.この材料系は太陽電池材料として注目を集めるようになったため,これまで自ら合成していた原料の一部が,市販品として購入できるようになった.さらに,市販の原料は品質も高く,作製過程も大幅に簡略化
することができたため,試料作製法は大幅に改善された.新たに得られた試料は,以前のものよりも,光学スペクトルに励起子構造が明瞭に現れるようになった.この試料を用いて,以前行った励起子の基礎光学特性の追試を行った.励起子分子の確認,励起子微細構
造の確認などが完了して.さらに2次元構造を用いて太陽電池構造を作製し,効率は低いものの,発電することが確認された.

  • 研究成果

    (5件)

すべて 2017 2016 その他

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (2件) (うち国際学会 1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Formamidine and cesium-based quasi-two-dimensional perovskites as photovoltaic absorbers2017

    • 著者名/発表者名
      Ryuki Hamaguchi, Masahiro Yoshizawa-Fujita, Tsutomu Miyasaka, Hideyuki Kunugita, Kazuhiro Ema, and Masahiro Rikukawa
    • 雑誌名

      Chem. Comm.

      巻: 53 ページ: 4366-4369

    • DOI

      DOI: 10.1039/c7cc00921f

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Exciton-exciton scattering in perovskite CH3NH3PbBr3 single crystal2016

    • 著者名/発表者名
      Hideyuki Kunugita, Yuki Kiyota, Yosuke Udagawa, Yuko Takeoka, Yuiga Nakamura, Junro Sano, Tomonori Matsushita, Takashi Kondo, and Kazuhiro Ema
    • 雑誌名

      Jpn. J. Appl. Phys.

      巻: 55 ページ: 060304-1-3

    • DOI

      http://doi.org/10.7567/JJAP.55.060304

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 有機無機ペロブスカイト物質CH3NH3PbBr3の励起子物性2016

    • 著者名/発表者名
      宇田川洋祐, 清田祐貴, 中村唯我, 佐野惇郎, 松下智紀, 欅田英之, 竹岡裕子, 近藤高志, 江馬一弘
    • 学会等名
      第77回応用物理学会
    • 発表場所
      朱鷺メッセ,新潟
    • 年月日
      2016-09-13 – 2016-09-16
  • [学会発表] Estimation of the exciton binding energy in CH3NH3PbBr3 Single Crystal2016

    • 著者名/発表者名
      Yosuke Udagawa, Yuki Kiyota, Hideyuki Kunugita, Yuko Takeoka, Yuiga Nakamura, Junro Sano, Tomonori Matsushita, Takashi, Kondo, and Kazuhiro Ema
    • 学会等名
      XXV International Materials Research Congress (IMRC)
    • 発表場所
      Cancun, Mexico
    • 年月日
      2016-08-14 – 2016-08-19
    • 国際学会
  • [備考] 江馬研ホームページ

    • URL

      http://soliton.ph.sophia.ac.jp/

URL: 

公開日: 2018-01-16  

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