Development of lead-free CVD process for perovskite solar cells

钙钛矿太阳能电池无铅CVD工艺开发

• 批准号: 22H01859
• 负责人: 河瀬 元明
• 金额: $ 11.32万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H01859/
• 关键词: ペロブスカイト; 太陽電池; CVD; ビスマス; 非鉛

原料ガスのメチルアミン(MA)、ハロゲン化水素、ならびに希釈ガスのヘリウムの流路ならびに金属Biを溶融させるセラミックスボートを加熱する電気炉、石英またはSUS316反応管から構成される装置を製作した。反応管は２つの部分からなり、上流側の高温部では金属原料の融解とハロゲン化を行った。原料であるBi源とMAを衝突混合し、下流の製膜部で製膜を行った。反応管内にビスマスをボートに入れて設置し、電気炉で442 °Cに加熱してビスマスを溶融させた。Heで希釈したHIを供給し、溶融ビスマスとハロゲン化水素との反応でヨウ化ビスマス（BiI3）を気体で反応場に供給できることを確認した。生成したBiI3をHeで希釈し、未反応のHIとともに混合部へ供給した。混合部ではHeで希釈したMAと衝突混合させて製膜部へと供給した。2BiI3 + 3HI + 3MA → MABIの反応が起こり、TiO2付きFTOガラス基板(アステラテック)にMABI薄膜の製膜を行った。HI流量0.39,　0.78, 1.60 sccmで60 min製膜実験を行った。HI流量が0.78 sccm, MA流量が0.26 sccmのとき橙色の薄膜が得られ，XRDパターンはMABIとメチルアンモニウム(MAI)のリファレンスとよく一致し、新規開発したCVDプロセスでMABI薄膜の製膜に成功したことを確認した。また、UV-vis-NIRスペクトルのTaucプロットで、波長560 nm以下(光子エネルギー2.2 eV以上)の光を吸収していることを確認し、これはMABIの文献値とよく一致している。また、成膜部温度の探索で、管内温度が140～180 °CでMABI薄膜が製膜できることを確認した。

Production of equipment consisting of electric furnace for heating raw materials, quartz and SUS316 anti-corrosion tube, and equipment for melting metal Bi in the flow path of raw materials, such as MA, H2O, H2O, H The high temperature part on the upstream side of the tube is the melting of metal raw materials. The raw materials, Bi source and MA, are mixed together, and film formation is carried out in the downstream film forming department. The temperature in the reactor is 442 °C. He wants to know if he can supply it, if he can melt it, if he can supply it, if he can melt it. He is the only one who has the right to be a part of the world. The mixing part is expected to be mixed with the film production part. 2BiI3 + 3HI +3MA → MABI film formation process, TiO2 film formation process HI flow rate 0.39, 0.78, 1.60 sccm 60 min film preparation HI flow rate was 0.78 sccm, MA flow rate was 0.26 sccm, and the orange thin film was obtained. XRD and MABI (MAI) were consistent, and the new development was confirmed. UV-vis-NIR absorption of light at wavelengths below 560 nm (photon emission above 2.2 eV) was confirmed. The temperature of the film forming part is explored, and the temperature in the tube is 140~180 °C. The MABI film is formed.