Spectroscopic Study on Charge Carrier Dynamics in Perovskite Solar Cells

钙钛矿太阳能电池载流子动力学的光谱研究

基本信息

  • 批准号:
    20F20031
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 1.47万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for JSPS Fellows
  • 财政年份:
    2020
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    2020-07-29 至 2022-03-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

本研究において取り組んだ研究としては大きく二つに大別される。一つ目は、混合カチオンペロブスカイト太陽電池においてしばしば観測される素子作製後に大気下での保存によって効率が向上する現象の機構解明である。二つ目は、パッシベージョン処理による電圧損失抑制効果を再結合機構の観点から明らかにすることである。一つ目の研究課題では、ペロブスカイト太陽電池の主な再結合損失機構をデバイス物理の観点から解析した。その結果、素子作製直後のエージング前は表面再結合が支配的であるのに対して、エージング後には表面再結合は抑制されバルク再結合が支配的にとなることを明らかにした。素子を構成する各材料の経時変化を詳しく調べたところ、ペロブスカイト層の特性変化は小さく、正孔輸送層であるspiro-OMeTADのHOMO準位が大きく変化することを見出した。このエネルギー準位の変化によりペロブスカイト層の価電子帯の準位との整合がエージングにより改善されることで表面再結合が抑制されたことを明らかにすることができた。二つ目の研究課題についても上述と同様の測定と解析を行った結果、パッシベーション処理を行った素子では、作製直後のエージング前の状態でも表面再結合が効果的に抑制されていることを明らかにした。さらに、ペロブスカイト層の経時変化について詳細に調べたところ、電子準位等の物性値には変化が見られないものの、トラップ密度はエージングにより減少することから、エージングにはペロブスカイト層のヒーリング効果もあることを実証した。湿度の無い環境下ではエージング効果が見られないことから大気下での湿度により欠陥が修復されるものと考えられる。以上の知見を踏まえて素子作製条件を最適化したところ、エネルギー変換効率22.2%を実現することができた。
In this study, にお て て was selected from the んだ group to study と <s:1> て, <s:1>, <s:1>, く and に respectively. A つ は, mixed カ チ オ ン ペ ロ ブ ス カ イ ト solar cell に お い て し ば し ば 観 measuring さ れ る element after the child cropping に great 気 で の save に よ っ て が sharper rate upward す る phenomenon の agencies interpret で あ る. Two つ は, パ ッ シ ベ ー ジ ョ ン 処 Richard に よ る electric 圧 loss of inhibition unseen fruit を combining institutions の 観 point か ら Ming ら か に す る こ と で あ る. A つ mesh の research topic で は, ペ ロ ブ ス カ イ ト solar cell の main な recombination losses institutions を デ バ イ ス physical の 観 point か ら parsing し た. そ の results, plain straight after the child cropping の エ ー ジ ン グ は surface recombination before が で dominated あ る の に し seaborne て, エ ー ジ ン グ after に は surface recombination は inhibit さ れ バ ル ク combining が に dominated と な る こ と を Ming ら か に し た. Element child を constitute す る each material の 経 variations change when を detailed し く adjustable べ た と こ ろ, ペ ロ ブ ス カ イ ト layer の features - the small は さ く, positive hole transport layer で あ る spiro - OMeTAD の HOMO must a big が き く variations change す る こ と を shows し た. こ の エ ネ ル ギ ー quasi a の variations change に よ り ペ ロ ブ ス カ イ ト layer の 価 electronic 帯 の quasi a と の integration が エ ー ジ ン グ に よ り improve さ れ る こ と で surface recombination が inhibit さ れ た こ と を Ming ら か に す る こ と が で き た. Two つ mesh の research topic に つ い て も with others in the above と の determination of analytical line を っ と た results, パ ッ シ ベ ー シ ョ ン 処 Richard を line っ た element child で は, cropping straight after の エ ー ジ ン グ state before の で も surface recombination が unseen fruit に inhibiting さ れ て い る こ と を Ming ら か に し た. さ ら に, ペ ロ ブ ス カ イ ト layer の 経 variations change when に つ い て detailed に adjustable べ た と こ ろ, electron quasi の physical properties such as numerical に は variations change が see ら れ な い も の の, ト ラ ッ プ density は エ ー ジ ン グ に よ り reduce す る こ と か ら, エ ー ジ ン グ に は ペ ロ ブ ス カ イ ト layer の ヒ ー リ ン グ unseen fruit も あ る こ と を card be し た. No い environment humidity の で は エ ー ジ ン グ unseen fruit が see ら れ な い こ と か ら great 気 で の humidity に よ り owe 陥 が repair さ れ る も の と exam え ら れ る. Above の knowledge を tread ま え を て element as system conditions optimization し た と こ ろ, エ ネ ル ギ ー variations in working rate 22.2% を be presently す る こ と が で き た.

项目成果

期刊论文数量(5)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
シドニー大学/ニューサウスウェールズ大学(オーストラリア)
悉尼大学/新南威尔士大学(澳大利亚)
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
Elucidating Mechanisms behind Ambient Storage-Induced Efficiency Improvements in Perovskite Solar Cells
  • DOI:
    10.1021/acsenergylett.0c02406
  • 发表时间:
    2021-02-15
  • 期刊:
  • 影响因子:
    22
  • 作者:
    Cho, Yongyoon;Kim, Hyung Do;Ho-Baillie, Anita W. Y.
  • 通讯作者:
    Ho-Baillie, Anita W. Y.
Effects of Aging and Passivation on Charge Recombination in Perovskite Solar Cells
老化和钝化对钙钛矿太阳能电池电荷复合的影响
  • DOI:
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Yongyoon Cho;Hyung Do Kim;Hideo Ohkita
  • 通讯作者:
    Hideo Ohkita
ペロブスカイト太陽電池の常温熟成機構の解明
阐明钙钛矿太阳能电池的室温老化机制
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
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アニオン駆動型インターロック構造の形成とイオンペア集合化
阴离子驱动联锁结构的形成和离子对聚集
  • DOI:
  • 发表时间:
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  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    尾坂 美樹;近藤 祐也;辨天 宏明;大北 英生;伊藤紳三郎;大塚英典・小津間大介・松隈大輔;山門陵平・前田大光
  • 通讯作者:
    山門陵平・前田大光
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  • DOI:
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    尾坂 美樹;近藤 祐也;辨天 宏明;大北 英生;伊藤紳三郎;大塚英典・小津間大介・松隈大輔;山門陵平・前田大光;Hitoshi Watarai;原田達也・橋爪章仁
  • 通讯作者:
    原田達也・橋爪章仁
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  • DOI:
    10.11470/oubutsu.91.11_668
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Matsumaru Takanori;Sueyoshi Kodai;Okubo Kana;Fujii Shusuke;Sakuratani Kasumi;Saito Ryota;Ueki Kazunari;Yamasaki Sho;Fujimoto Yukari;大北 英生
  • 通讯作者:
    大北 英生
ピリジン含有両親媒性ブロック共重合体の酸化物粒子表面吸着と生材料へ応用
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  • DOI:
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    尾坂 美樹;近藤 祐也;辨天 宏明;大北 英生;伊藤紳三郎;大塚英典・小津間大介・松隈大輔
  • 通讯作者:
    大塚英典・小津間大介・松隈大輔
高効率有機薄膜太陽電池へ向けたジチエノナフトビスチアジアゾール系半導体ポリマーの開発
用于高效有机薄膜太阳能电池的二噻吩萘并双噻二唑基半导体聚合物的开发
  • DOI:
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    駿河 翔太;三木江 翼;石川 巧;キム ヒョンド;大北 英生;尾坂 格
  • 通讯作者:
    尾坂 格

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  • 作者:
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  • 资助金额:
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  • 财政年份:
    2014
  • 资助金额:
    $ 1.47万
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  • 批准号:
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  • 财政年份:
    2011
  • 资助金额:
    $ 1.47万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Encouragement of Scientists
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  • 批准号:
    10J01201
  • 财政年份:
    2010
  • 资助金额:
    $ 1.47万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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