Realizing of long lifetime perovskite solar cells driven in air atmosphere

实现空气气氛下驱动的长寿命钙钛矿太阳能电池

• 批准号: 20H02838
• 负责人: 當摩 哲也
• 金额: $ 11.32万
• 依托单位: Kanazawa University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20H02838/
• 关键词: ペロブスカイト太陽電池; 長寿命; 大気駆動; Cat-CVD; a-Si; 耐久性

ペロブスカイト太陽電池は25%を超える高い光電変換効率(PCE)と作製コストの低さにより次世代の太陽電池として期待されているが、耐久性が低いことが課題である。大きな原因は有機層のピンホールから侵入した水や酸素によってペロブスカイト結晶が分解することである。この問題を解決するには有機材料を大気安定性の高い無機材料に代替しピンホールのない膜にする必要がある。そこで本研究ではプラズマを発生させず製膜時の損傷が少ない触媒化学気相堆積法(以下Cat-CVD)を用いたa-Siの製膜を検討している。本年度は，MAPbI3上にa-Siを製膜することができるか確かめるためにMAPbI3上にp-a-Siを製膜した。SEM観察により、MAPbI3上にa-Siの製膜が可能であることがわかった。しかし、それぞれの界面に注目すると、MAPbI3/p-a-SiにおいてMAPbI3の表面が削られていることを確認した。a-Si製膜時に発生する水素ラジカルによる損傷だと考えられる。水素ラジカルからMAPbI3を保護するために無機材料であるCsIを上に蒸着した膜を保護膜として用いる方法を検討した。MAPbI3膜においてH2やB2H6で処理したときにPbI2のピークが現れたことから特にp-a-Siの製膜はMAPbI3の分解が大きく難しいことがわかった。一方でCsIで保護した膜では処理後に新たなピークが見られなかったことから、水素ラジカルによる分解が抑えられたことがわかった。

由于其高光电转化效率（PCE）超过25％和制造成本较低，因此钙钛矿太阳能电池有望成为下一代太阳能电池，但其低耐用性是一个挑战。主要原因是由于水和氧气通过有机层中的针孔进入的钙钛矿晶体的分解。为了解决这个问题，有必要用高度大气稳定性的无机材料代替有机材料，并创建没有针孔的膜。因此，在这项研究中，我们正在使用催化化学蒸气沉积法（以下称为CAT-CVD）检查A-SI膜形成，该方法不会产生血浆，并且在膜形成过程中不会损坏。今年，MAPBI3上形成了P-A-SI，以检查是否可以在MAPBI3上形成A-SI。 SEM观察表明，A-SI膜可以在MAPBI3上形成。但是，当我们专注于每个界面时，可以证实MAPBI3的表面被刮在Mapbi3/p-A-Si中。人们认为这是由A-SI膜形成过程中发生的氢自由基造成的损害。研究了一种方法，使用薄膜保护MAPBI3免受氢自由基的影响，其中CSI（一种无机材料）被作为保护膜沉积在顶部。在MapBI3膜中用H2或B2H6处理时，PBI2的峰出现了，发现MAPBI3的分解在形成P-A-SI膜时尤其困难。另一方面，在处理后，在CSI-Protot膜中未观察到新的峰，表明由于氢自由基引起的分解被抑制。

项目成果

i-a-Si中間層を有するペロブスカイト太陽電池の作製

具有 i-a-Si 中间层的钙钛矿太阳能电池的制造

• 发表时间: 2022
• 作者: 劉 寛，相撲 優花，H. T. C. Tu;M. Shahiduzzaman;當摩哲也;大平圭介
• 通讯作者: 大平圭介

Carrier lifetime measurement of perovskite films by differential microwave photoconductivity decay

通过微分微波光电导衰减测量钙钛矿薄膜的载流子寿命

• DOI: 10.35848/1347-4065/ac5d22
• 发表时间: 2022
• 期刊: Japanese Journal of Applied Physics
• 影响因子: 1.5
• 作者: Ohdaira Keisuke;Thi Cam Tu Huynh;Shimazaki Ai;Kaneko Ryuji;Sumai Yuka;Shahiduzzaman Md.;Taima Tetsuya;Wakamiya Atsushi
• 通讯作者: Wakamiya Atsushi

“Protective effect for a perovskite layer by a Cat-CVD SiNx gas barrier film (Cat-CVD SiNxガスバリア膜によるペロブスカイト層の保護効果)

“Cat-CVD SiNx 阻气膜对钙钛矿层的保护效果（Cat-CVD SiNx 阻气膜对钙钛矿层的保护效果）

• 发表时间: 2022
• 作者: W. Cao;P. Liu;H. T. C. Tu;M. Shahiduzzaman;T. Taima;K. Ohdaira
• 通讯作者: K. Ohdaira

Use of n-type amorphous silicon films as an electron transport layer in the perovskite solar cells

n型非晶硅薄膜作为电子传输层在钙钛矿太阳能电池中的应用

• DOI: 10.35848/1347-4065/ac2c99
• 发表时间: 2022
• 期刊: Japanese Journal of Applied Physics
• 影响因子: 1.5
• 作者: Song Zhancheng;Sumai Yuuka;Tu Huynh Thi Cam;Shahiduzzaman Md.;Taima Tetsuya;Ohdaira Keisuke
• 通讯作者: Ohdaira Keisuke

ペロブスカイト層へのCat-CVDでのSiNx堆積における堆積時間の影響

沉积时间对钙钛矿层上 Cat-CVD 沉积 SiNx 的影响

• 发表时间: 2022
• 作者: 曹文博;劉 H. T. C. Tu;M. Shahiduzzaman;當摩哲也;大平圭介
• 通讯作者: 大平圭介