High-efficient planar perovskite solar cells using all vapor phase process

点击翻译按钮获取中文摘要

今年度は前年度に引き続き、気相法で作製したペロブスカイト太陽電池に対するパッシベーション効果を検証する実験を実施した。その結果、PCBM膜のパッシベーション効果で開放電圧の上昇と太陽電池の耐久性の向上を確認できた。具体的には、p-i-n構造のペロブスカイト太陽電池を気相法で作製する際に光吸収層となるMAPbI3と電子輸送層となるC60の間にPCBM膜をスピンコート法で挿入してパッシベーション効果の有無を検証した。実験ではPCBM濃度を10～20mg/mLと変化させて実験し、太陽電池の特性を評価した。その結果、PCBM濃度が10mg/mLと15mg/mLでPCBMをスピンコートすると開放電圧が約0.08V上昇することが確認できた。この結果がパッシベーション効果によるものかを確認するためにフォトルミネッセンス(PL)測定を行った。その結果、PCBMのスピンコートによってPL発光強度の上昇およびPL発光ピークの高エネルギー側へのシフトを観測した。これは結晶欠陥による非輻射再結合欠陥の減少によるものである。一方、PCBM濃度が20mg/mLでは開放電圧の上昇は見られず、さらに短絡電流も減少した。これはPCBM膜が厚いために直列抵抗が高くなったために短絡電流が減少したものと考察した。その他にPCBMのパッシベーション効果として耐久性の向上も確認できた。これは結晶粒界に存在する結晶欠陥を介したMAPBI3の分解がパッソベーションによって減少したことによるものと考察した。さらにTOF法(Time-Off-Flight)がペロブスカイト太陽電池の評価に応用できることを確認した。尚、今年度のこれらの成果は応用物理学会、第2回太陽光発電学会、さらに11月13日～17日の日程で名古屋で開催された太陽光発電の国際会議(PBSEC-33)において発表した。