2018 Fiscal Year Research-status Report
多層ペロブスカイト結晶による高耐久高効率有機無機ハイブリッド太陽電池の開発
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18K14329
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
古郷 敦史 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エネルギー・環境領域, 研究員 (40747870)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | ペロブスカイト太陽電池 / 表面処理 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ペロブスカイト結晶をヨウ化物塩溶液で処理することで、発電性能や耐久性が改善されることを明らかにした。
ペロブスカイト結晶をヨウ化メチルアンモニウム溶液で処理した場合、結晶内部に混在する不純物のヨウ化鉛が除去された。その結果、太陽電池の光電流密度-電圧曲線におけるヒステリシスが減少することがわかり、太陽電池の電流応答が加速されることが示唆された。さらに、ヨウ化鉛の量に対して過剰のヨウ化メチルアンモニウムを加えた場合、太陽電池のエネルギー変換効率が19.2%から20.7%まで改善した。電気化学的な解析を行い、ペロブスカイト内のトラップ密度を測定した結果、過剰のヨウ化メチルアンモニウムをペロブスカイト結晶に加えることでトラップが大幅に減少していることがわかった。
一方、ペロブスカイト結晶をヨウ化セシウムやヨウ化ブチルアンモニウムで処理した場合には、結晶の耐久性が改善されることがわかった。ヨウ化セシウムで処理したペロブスカイト結晶は、150度の加熱条件下において耐久性が改善されることがわかった。これは、不純物のヨウ化鉛とヨウ化セシウムが反応して生成したCsPbI3がペロブスカイト結晶を保護したためと考えられる。同様に、ヨウ化ブチルアンモニウム(BAI)で処理したペロブスカイト結晶は、ヨウ化鉛との反応で生成したBAPbI3によってペロブスカイトが保護されることにより、撥水性が得られ、大気中の湿気に対して耐久性が向上した。
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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
ヨウ化メチルアンモニウムの処理条件を検討することで、最適な添加量を決定することができた。また、当初の計画通りに、ヨウ化セシウムおよびヨウ化ブチルアンモニウム溶液でペロブスカイトを処理することによって耐久性を改善することができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
高耐久化に成功したペロブスカイト結晶を用いて太陽電池を作製し、発電特性の評価および改善を検討する。平成30年度はヨウ化物塩のみを用いて表面処理を行ったが、塩化物塩や臭化物塩などのハロゲン化物塩を用いることで、ペロブスカイト結晶の電子構造を制御し、高効率かつ高耐久なペロブスカイト太陽電池を作製する。
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| Causes of Carryover |
グローブボックス、光源ランプ、透明導電性基板の購入費が少なく済んだため。
現在準備中の英語論文の英文校正費および投稿料に充てる予定である。また、国内外の学会参加費にも使用する予定である。
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