2017 Fiscal Year Research-status Report
有機・無機ハイブリッド・ペロブスカイト半導体における光照射下電気伝導機構の解明
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17K06351
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
傍島 靖 大阪大学, 基礎工学研究科, 助教 (40397691)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | ペロブスカイト半導体 / 太陽電池 / 光劣化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
近年、急速に変換効率向上を果たしたペロブスカイト太陽電池において、長期光安定性の確立、および大量生産に向けた各種要素技術の開発が急がれている。本研究では、光照射下における電気伝導機構解明のため、太陽電池構造として基本的なFTO/TiO2 compact/TiO2 Meso/ MAPbI3/ HTM/ Auを用い、光照射時C-f、およびG-f測定から伝動機構を考察する。初年度では、最初に太陽電池発電の製膜技術の確定、および同材料において広く知られる諸現象について確認を行った。
まず、上記の太陽電池構造にて、疑似太陽光装置(白色光）での光照射実験にて、初期変換効率13%以上を達成し、自身の研究施設でも評価対象となり得るデバイス作製技術を実現した。ただ、同構造では予想される光劣化現象、すなわち連続光照射下では光電変換性能が明確に低下し、さらに暗所で大気中に放置することにより、変換性能は製膜初期にまで回復する事を確認した。
上記のデバイスにおいて安定した光照射時測定系の確保のために、特に計測条件に注目し、測定時間間隔の調節により、安定した計測手法の確立を果たした。また、この計測は。光強度にも依存し、長期光照射下条件での計測にも応用可能であると考えている。今後は同手法を元に、光照射光源による影響も精査した上に、光電変換層などの各種材料に影響とバンド構造を換算した上での光照射下での伝導の挙動から、目的である同材料の伝動機構を明らかにする予定である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本年度では、光照射下での計測手法や研究指針の確立を図り、特に太陽電池特性導出の基本であるJ-V測定を行いながら、光応答性、すなわち光照射後からの安定状態に変遷擦るまで数秒程度の時間を要する同材料においての知見を得ることにより、本研究の目的である光照射下の伝動機構の導出や光劣化挙動を導出する際に必要となるためである。
結果当初の研究計画に示したように、基礎構造の作成技術確立と、光応答性の知見を得ることが出来、これまで研究代表者が他の薄膜太陽電池材料で得たような知見、すなわち拡張指数関数による、電気伝動機構の考察手法がペロブスカイト半導体材料にも適用可能である事を強く示唆する知見を得た。以上の結果から、現状で計画通りに進んでいるものと考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成30年度では、これまでの研究成果を論文にまとめ上げるため、更なる研究を行う予定である。すなわち、現状での光応答性に加え、光劣化現象にまで拡張させるものである。このためには光源波長の選択による同太陽電池性能への影響、さらには同太陽電池の動作温度への影響を考察し、光劣化現象の発現メカニズムを考察しながら、電子・正孔のキャリアのみならず、イオンによる伝動機構とデバイス動作への影響を精査する所存である。
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| Causes of Carryover |
初年度の研究に予定されていた、材料購入費を本園度は別予算に使用する事が出来たためである。30年度では予定されている装置の購入、さらには試料材料の購入のために、余剰額を使用する予定である。
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