量子ビームの相補利用によるスズ系ペロブスカイトの欠陥構造の解明

使用互补量子束阐明锡基钙钛矿中的缺陷结构

• 批准号: 20H02848
• 负责人: 飯久保 智
• 金额: $ 10.65万
• 依托单位: Kyushu 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-20H02848/
• 关键词: 原子対相関関数; X線吸収微細構造; 中性子線; 透過型電子顕微鏡; 有機無機ペロブスカイト; XAFS; TEM; 中性子回折; 第一原理計算; 局所構造解析; 量子ビーム; 太陽電池; 欠陥

有機無機ペロブスカイト化合物を太陽電池の光吸収層に使用したペロブスカイト太陽電池は、光電変換効率が25.7 %と従来のSi系太陽電池に匹敵する値を達成しており、次世代の太陽電池として注目されている。高効率なペロブスカイト太陽電池は鉛ベースのペロブスカイトを使用しているため、鉛の毒性が問題視されることからスズベースのペロブスカイトが代替材料として期待されている。しかし、スズが大気中で酸化されやすいことによる不安定性が原因となり、変換効率は鉛ベースのペロブスカイト太陽電池を下回っている。スズペロブスカイトの欠陥について詳しく調べることは、欠陥抑制への知見を深めることにつながる。これまでにSn-PVK合成法の検討を行い、XRDやSEMを用いた試料評価により結晶性の良いSn-PVKの作成方法を確立した。2年目に研究代表者は異動のため、実験装置、並列計算機の移設を余儀なくされたが、本研究課題の研究費支援のおかげで迅速に研究環境の再構築を行うことができた。そこで本年度は、第一原理計算およびX線吸収微細構造（XAFS）を利用して、スズペロブスカイトの欠陥について調査することを目的とした。化学式ABX3で表されるペロブスカイト構造において、AサイトはCH3NH3+（MA+)、BサイトはSn2+、XサイトはCl-、Br-、I-で、それぞれ全置換した構造における欠陥形成エネルギーを第一原理計算により求めた。また、物質の局所構造についての情報が得られるXAFSの測定、およびX線吸収端近傍構造(XANES）の理論計算を行い、Xサイトをそれぞれ全置換したペロブスカイトについて局所構造解析を行った。

The use of organic and inorganic compounds in the light absorption layer of solar cells has achieved a high photoelectric conversion efficiency of 25.7%, which is comparable to that of Si solar cells in the past. High efficiency solar cells are used for lead toxicity problems. The reason for the instability of solar cells is that the conversion rate of solar cells is higher than that of solar cells. For example, if you want to know more, you can choose to know more. In this paper, the synthesis method of Sn-PVK was studied, XRD and SEM were used to evaluate the sample, and the preparation method of Sn-PVK with good crystallinity was established. 2 years of research representative changes, equipment, parallel computer relocation, equipment, research cost support, rapid research environment reconstruction, research and development This year, the first principles calculation and X-ray absorption microstructure (XAFS) were used to investigate the problem. Chemical formula ABX3 XAFS measurement, XANES theoretical calculation, XAFS complete substitution and XAFS structural analysis are obtained.

项目成果

Relationship between Carrier Density and Precursor Solution Stirring for Lead-Free Tin Halide Perovskite Solar Cells Performance

• DOI: 10.1021/acsaem.1c03622
• 发表时间: 2022-04-01
• 期刊: ACS APPLIED ENERGY MATERIALS
• 影响因子: 6.4
• 作者: Baranwal, Ajay Kumar;Nishimura, Kohei;Hayase, Shuzi
• 通讯作者: Hayase, Shuzi

Unveiling the Role of the Metal Oxide/Sn Perovskite Interface Leading to Low Efficiency of Sn-Perovskite Solar Cells but Providing High Thermoelectric Properties

• DOI: 10.1021/acsaem.2c01437
• 发表时间: 2022-08-10
• 期刊: ACS APPLIED ENERGY MATERIALS
• 影响因子: 6.4
• 作者: Baranwal, Ajay Kumar;Saini, Shrikant;Hayase, Shuzi
• 通讯作者: Hayase, Shuzi

Influence of charge transport layer on the crystallinity and charge extraction of pure tin-based halide perovskite film

• DOI: 10.1016/j.jechem.2022.02.003
• 发表时间: 2022-02
• 期刊: Journal of Energy Chemistry
• 影响因子: 13.1
• 作者: Yaohong Zhang;M. A. Kamarudin;Qiao Li;Chao Ding;Yong Zhou;Yingfang Yao;Z. Zou;S. Iikubo;T. Minem

Suppression of Defect and Trap Density through Dimethylammonium-Substituted Tin Perovskite Solar Cells

• DOI: 10.1021/acsmaterialslett.2c00275
• 发表时间: 2022-08
• 期刊: ACS Materials Letters
• 影响因子: 11.4
• 作者: M. A. Kamarudin;S. R. Sahamir;K. Nishimura;S. Iikubo;K. Yoshino;T. Minemoto;Qing Shen;S. Hayase

Structural and thermoelectric properties of CH3NH3SnI3 perovskites processed by applying high pressure with shear strain

• DOI: 10.1080/21663831.2022.2057821
• 发表时间: 2022-04
• 期刊: Materials Research Letters
• 影响因子: 8.3
• 作者: Qing Wang;Yongpeng Tang;Z. Horita;S. Iikubo