Enhanced power conversion efficiency of perovskite solar cells with densification of crystal layer interface using vapor deposition method

令和５年度においては、ペロブスカイト太陽電池の発電層に使用するCH3NH3PbI3膜の結晶子サイズ制御法の確立を目的に研究を行った。制御手法は、前年度に気相法にてCH3NH3PbI3膜の前駆体であるPbI2薄膜の製膜速度を変化させることで、結晶子サイズの変化が可能であることを見出しており、その相関性の詳細を確認した。気相法によってPbI2の製膜速度を0.025nm/sから0.4nm/sまで変化させたときのPbI2 膜の結晶子サイズは80 nmと全て同程度であった。しかしながら、PbI2製膜速度が速くなると、よう化メチルアンモニウム(CH3NH3I)と反応させた際にCH3NH3PbI3膜の結晶子サイズは大きくなり、C3NH3PbI3膜の結晶子サイズを90nmから125nmへコントロールすることに成功した。また、結晶子サイズの増加と共にPhoto (光を当てた状態)とDark (光を当てていない状態)の電気伝導度差は大きくなった。これは光応答デバイスに用いる際の半導体材料として有用となっていることを示している。さらに結晶子サイズを制御したCH3NH3PbI3膜を発電層に用いたペロブスカイト太陽電池を作製した。太陽電池はFTO基板上にホール輸送層としてPEDOT:PSSを液相法により製膜し、その上にCH3NH3PbI3膜、C60（電子輸送層）、BCP、Ag(電極)を順に堆積した逆平面型で構成した。この結果、CH3NH3PbI3膜の結晶子サイズを増加させることで、変換効率の向上が確認できた。

令和５年度においては、ペロブスカイト太陽電池の発電層に使用するCH3NH3PbI3膜の結晶子サイズ制御法の確立を目的に研究を行った。制御手法は、前年度に気相法にてCH3NH3PbI3膜の前駆体であるPbI2薄膜の製膜速度を変化させることで、結晶子サイズの変化が可能であることを見出しており、その相関性の詳細を確認した。気相法によってPbI2の製膜速度を0.025nm/sから0.4nm/sまで変化させたときのPbI2 膜の結晶子サイズは80 nmと全て同程度であった。しかしながら、PbI2製膜速度が速くなると、よう化メチルアンモニウム(CH3NH3I)と反応させた際にCH3NH3PbI3膜の結晶子サイズは大きくなり、C3NH3PbI3膜の結晶子サイズを90nmから125nmへコントロールすることに成功した。また、結晶子サイズの増加と共にPhoto (光を当てた状態)とDark (光を当てていない状態)の電気伝導度差は大きくなった。これは光応答デバイスに用いる際の半導体材料として有用となっていることを示している。さらに結晶子サイズを制御したCH3NH3PbI3膜を発電層に用いたペロブスカイト太陽電池を作製した。太陽電池はFTO基板上にホール輸送層としてPEDOT:PSSを液相法により製膜し、その上にCH3NH3PbI3膜、C60（電子輸送層）、BCP、Ag(電極)を順に堆積した逆平面型で構成した。この結果、CH3NH3PbI3膜の結晶子サイズを増加させることで、変換効率の向上が確認できた。