ペロブスカイト型硫化物を基盤とする次世代型太陽電池材料の開発

基于钙钛矿型硫化物的下一代太阳能电池材料的开发

• 批准号: 22K14752
• 负责人: 永井 隆之
• 金额: $ 2.91万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22K14752/
• 关键词: ペロブスカイト; 半導体; カルコゲナイド; 太陽電池; 硫化物

本研究の対象物質であるペロブスカイト型硫化物BaZrS3は、太陽電池材料として有望な電子構造を有し、巨大な吸収係数を示すだけでなく、化学的耐久性が高く、毒性元素も含まないことから、次世代型太陽電池材料の候補物質として近年注目を集めている。しかしながら、キャリア制御に関して課題を残している。太陽電池応用を見据えた際にキャリア極性・濃度の制御は不可欠であり、化学ドーピング等の手法によって自在に制御できるのが理想的であるが、BaZrS3においては適したドーパントが見つかっておらず、化学ドーピングによるn型、p型伝導、キャリア濃度の制御は未だに報告されていない。このような背景から本研究では、BaZrS3における化学ドーピングによるキャリア制御を目標とし、本年度は最適な化学ドーパント種の探索を行った。先行研究で報告されているBaZrS3の各原子サイトの欠陥生成エネルギーを参考に、各原子サイトで適当な物質合成プロセスを検討、考察し化学ドーピングを試みた。その結果、少なくともバルク多結晶体においてドーパントの種類によってキャリア極性が反転し、ドーパント量に従ってキャリア濃度が変化する結果が得られた。以上の結果を太陽電池応用に展開するためには薄膜試料で同様の結果を得る必要がある。バルク多結晶体の結果から選定したドーパントを用いて多結晶薄膜でもキャリア制御を試みたがこちらは現状成功していない。

The target substance of this study is BaZrS3, a solar cell material with promising electronic structure, large absorption coefficient, high chemical durability, toxic elements, candidate substances for next-generation solar cell materials. The problem of the problem is that it is difficult to control it. Solar cell application is based on the following methods: polarity control, chemical control, concentration control, etc., which are ideal for solar cell applications: BaZrS3, n-type and p-type conductivity control, chemical control, concentration control. The background of this study is to explore the best chemical species for BaZrS3. The preliminary study was conducted to investigate the synthesis of BaZrS3 from various atomic components and to investigate the chemical properties of BaZrS3. As a result, the number of crystals in the polycrystalline medium, the type of crystals, the polarity of crystals, the amount of crystals, and the concentration of crystals changed. The above results are necessary for solar cell applications. The results of multi-crystalline films were selected and applied successfully.

项目成果

Phase variation of ferroelectric Li2Sr1-xCax(Nb1-xTax)2O7 by selective reinforcement in the (Nb,Ta)-O covalent bonds

(Nb,Ta)-O 共价键选择性强化导致铁电 Li2Sr1-xCax(Nb1-xTax)2O7 的相变

• DOI: 10.1103/physrevmaterials.6.044412
• 发表时间: 2022
• 期刊: Physical Review Materials
• 影响因子: 3.4
• 作者: Nakano Akitoshi;Shirakuni Hirokazu;Nagai Takayuki;Mochizuki Yasuhide;Oba Fumiyasu;Yokota Hiroko;Kawaguchi Shogo;Terasaki Ichiro;Taniguchi Hiroki
• 通讯作者: Taniguchi Hiroki