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

利用气相沉积法致密化晶层界面提高钙钛矿太阳能电池的能量转换效率

• 批准号: 21K04970
• 负责人: 飯田 民夫
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Gifu National College of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K04970/
• 关键词: ペロブスカイト太陽電池; 製膜速度変化; 結晶子サイズ; 表面均一な成膜; 粒径制御; ペロブスカイト; 太陽電池; 高効率化

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。

In 2005, we conducted research on the establishment of a method for the production of CH3NH3PbI3 films for use in the transmission layer of solar cells. The preparation method of CH3NH3PbI3 film precursor is discussed in detail. The film deposition speed of PbI2 film by phase method is 0.025 nm/s, 0.4 nm/s and 80 nm. The growth rate of PbI2 film is very fast, and the crystallization rate of CH3NH3PbI3 film is very high. The crystallization rate of C3NH3PbI3 film is from 90nm to 125nm, and the crystallization rate of CH3NH3PbI3 film is very high. The difference in electrical conductivity between Photo and Dark is large. The semiconductor material used in the optical field is not only suitable for the optical field but also suitable for the optical field. CH3 NH3 PbI3 film is used to fabricate solar cells. The solar cell is composed of CH3NH3PbI3 film, C60 (electron transport layer), BCP and Ag(electrode) deposited in order and in reverse plane on the FTO substrate. As a result, CH3 NH3 PbI3 film crystal structure increased, and the conversion rate increased.

项目成果

気相法によるPbI2の製膜速度制御におけるペロブスカイト膜の特性評価

气相法控制PbI2成膜速率中钙钛矿薄膜的特性评价

• 发表时间: 2022
• 作者: 岡田 昂大;橋本 茉侑;白田 裕也;飯田 民夫
• 通讯作者: 飯田 民夫

PbI2のCH3NH3PbI3化時におけるアニール温度変化による影響

PbI2 转化为 CH3NH3PbI3 时退火温度变化的影响

• 发表时间: 2022
• 作者: Kobayashi H.;Goto A.;Feng X.;Uruma K.;Momoi Y.;Watanabe S.;Sato K.;Zhang Y.;Horne R. N.;Shibuya T.;Okano Y.;里中 みゆ，岡田 昂大，高瀬 賢希，飯田 民夫
• 通讯作者: 里中 みゆ，岡田 昂大，高瀬 賢希，飯田 民夫

気相反応によるペロブスカイト化のPbI2製膜速度の影響

PbI2 成膜速率对气相反应形成钙钛矿的影响

• 发表时间: 2021
• 作者: 橋本 茉侑;岡田 昂大;白田 裕也;飯田 民夫
• 通讯作者: 飯田 民夫

前駆体PbI2の製膜速度を変化させた際のCH3NH3PbI3膜への影響

改变前驱体PbI2成膜速度对CH3NH3PbI3薄膜的影响

• 发表时间: 2023
• 作者: 高瀬 賢希;岡田 昴大;里中 みゆ;飯田 民夫
• 通讯作者: 飯田 民夫

気相法によりPbI2製膜速度を変化させた際のペロブスカイト膜の電気伝導評価

使用气相法评估改变 PbI2 薄膜沉积速率时钙钛矿薄膜的电导率

• 发表时间: 2022
• 作者: Kobayashi H.;Goto A.;Feng X.;Uruma K.;Momoi Y.;Watanabe S.;Sato K.;Zhang Y.;Horne R. N.;Shibuya T.;Okano Y.;里中 みゆ，岡田 昂大，高瀬 賢希，飯田 民夫;岡田 昂大，高瀬 賢希，里中 みゆ，飯田 民夫
• 通讯作者: 岡田 昂大，高瀬 賢希，里中 みゆ，飯田 民夫