2023 Fiscal Year Annual Research Report
Efficiency and durability enhancement of solar cells using lead-free high dimensional halide perovskite materials
| Project/Area Number |
19H05636
|
|---|
| Research Institution | Toin University of Yokohama |
|---|
Principal Investigator |
宮坂 力 桐蔭横浜大学, 医用工学部, 特任教授 【東京大学先端科学技術研究センター・フェロー】 (00350687)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
近藤 高志 東京大学, 先端科学技術研究センター, 教授 (60205557)
早瀬 修二 電気通信大学, i－パワードエネルギー・システム研究センター, 特任教授 (80336099)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2019-06-26 – 2024-03-31
|
| Keywords | ペロブスカイト / 光電変換 / 無鉛 / スズ / 銀 / ビスマス / 真空蒸着 / 光物性 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
鉛を含有しない耐久性に優れる環境適応型のペロブスカイト光電変換素子を作製しそのエネルギー変換効率を高める研究を進めた。ペロブスカイト薄膜は溶液晶析法と気相法(真空蒸着法)の２つの方法で成膜した。Sn系ペロブスカイトでは光物性に必要なSnの2価イオン(Sn2+)を酸化に対して安定化させるpassivationの方法を検討した。SnのドーパントとしてGe(II)が安定化に効くことがわかった一方、還元性化合物としてフェニルシラン（PhSiH3）ならびに還元性オリゴマーのポリシランがpassivationに有効であることを見出した。Snペロブスカイト組成としてCs0.02 (FA 0.9 EA 0.1) 0.98 EDA 0.01 SnI3 (GeI2 /SnF 2 添加)をポリシランでpassivationをしたものでは、光電変換素子の開回路電圧が増加することで11%以上の変換効率を得ることができた。気相法を用いてもSn系ペロブスカイトを成膜して素子を作製し、亜鉛（Zn）を4%ドープした全無機組成のCsSn0.96Zn0.04Br3が比較的高い光電変換特性を示すことが見出された。Sn以外の金属カチオンとして、鉛をAg、Bi、Ti等に置き換えたペロブスカイトの薄膜を溶液法ならびに気相法によって成膜し、そして電荷輸送材料の種類を最適化することで光電変換素子の発電能力を高めた。Ag-Bi系材料ではAgとBiの比を変えた結晶を合成した中で、Ag2BiI5の薄膜で最高の光電変換効率として2.7%が得られた。また、ダブルペロブスカイトとしてCs2AgBiBr6を用いた素子では4%を超える効率が得られた。さらに、新たな展開としてハロゲンをイオウに置き換えたAgBiS2では感光波長が赤外領域まで広がり、この薄膜を溶液法で成膜して素子では5.5%以上の効率が得られた。これらの成果を論文に出版した。
|
| Research Progress Status |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
|
| Strategy for Future Research Activity |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
|
