革新的物性制御を基盤としたビスマス太陽電池の探求と学理の確立

基于创新物性控制的铋太阳能电池探索并建立理论

• 批准号: 18J20108
• 负责人: 西久保 綾佑
• 金额: $ 1.79万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2018
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2018-04-25 至 2021-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18J20108/
• 关键词: 太陽電池; 非鉛; ビスマス; アンチモン; 非鉛材料; 時間分解マイクロ波伝導度法; 正孔輸送材料; 光電変換; 光センサ; ペロブスカイト太陽電池

本研究では、鉛ペロブスカイトの代替材料として、より低毒なビスマスやアンチモンを用いた光電変換材料について研究を行った。昨年度までに、44組成のBi・Sb系化合物薄膜を実験的に作製・評価し、その中で、独自の溶液プロセスで成膜したアンチモンカルコハライド(SbSX）を用いた太陽電池では、本材料系において特に高い2.91%の変換効率が得られた。本年度は、①各試料の基礎物性と耐久性に関する追加実験、②統計的分析による素子性能支配因子の解明、③Ag-(Bi/M)-I系光電変換材料（M = Sb, Ga, In）の評価（共同研究）等に取り組んだ。①追加の基礎物性評価として、EDXによる各試料の元素分析や膜厚測定を行い、各試料においておおよそ期待通りの元素組成・膜厚が得られることを確認した。また、特に優れた太陽電池性能を示したSbSX太陽電池において、性能の時間経過による変化を観察し、乾燥及び高湿度中での耐久性を明らかにした。②基礎物性と素子性能の統計的分析を行った。TRMCや吸収フォトン数と素子性能との相関を調査し、その結果、光吸収量以上に電子・正孔輸送層への電荷輸送特性の差が太陽電池性能を強く支配することを見出した。以上の結果をもとに論文を執筆し、比較的高インパクトな雑誌であるChemistry of Materialsに受理・出版されるに至った。③これまで主にアンチモンカルコハライド材料に注目して研究を行ってきたが、Ag-(Bi/M)-I系材料の研究にも携わった。A-Bi-I系材料はこれまでにも報告があったが、SbをAg-Bi-Iに導入することで素子性能の向上（1.26% → 1.82%）に成功した点は新規性が高い。本研究も論文受理・出版に至っている。以上が本年度の主な実績であり、主著・共著合わせて6報の論文（全て査読あり）が受理・出版されるに至った。

This study で は, lead ペ ロ ブ ス カ イ ト の substitute material と し て, よ り low-toxic な ビ ス マ ス や ア ン チ モ ン を with い た photoelectric variations in material に つ い を line っ て research た. Yesterday annual ま で に, 44 の Bi, Sb series compound film を be 験 に as a system, evaluation of 価 し, そ の プ で, alone の solution of ロ セ ス で film-forming し た ア ン チ モ ン カ ル コ ハ ラ イ ド (SbSX) を い た solar cell で は, this material is に お い て に い tall 2.91% の - in sharper rate が ら need to れ た. This year, に, ① additional experiments related to the basic physical properties of each sample と durability に する, ② statistical analysis による explanation of the dominant factors of particle performance <e:1>, ③ evaluation of Ag-(Bi/M)-I series photoelectric transition materials (M = Sb, Ga, In) <s:1> 価 (joint research), etc. were selected to form a に group んだ. (1) additional の basic property evaluation 価 と し て, EDX に よ る each sample の element analysis や film thickness measurement を い, each sample に お い て お お よ そ expect tong り の element composition, film thickness が must ら れ る こ と を confirm し た. ま た, に optimal れ た solar cell performance を shown し た SbSX solar cell に お い て, performance の time 経 に よ る variations change を 観 し, dry and び in high humidity で の durability を Ming ら か に し た. ② Basic physical properties と analysis of <s:1> particle performance statistics を rows った. TRMC や suction 収 フ ォ ト ン number と element child performance と の phase masato を investigation し, そ の result, light 収 uptake above に electronics is hole transport layer へ の poor charge transport properties の が solar cell performance を strong く dominate す る こ と を see out し た. の above results を も と に paper を penned し, comparative high イ ン パ ク ト な 雑 tzu で あ る Chemistry of Materials に accepted, published さ れ る に to っ た. (3) こ れ ま で main に ア ン チ モ ン カ ル コ ハ ラ イ ド material に attention し を line っ て research て き た が, Ag - (Bi/M) - I materials の research に も with わ っ た. A - Bi - I material は こ れ ま で に も report が あ っ た が, Sb を Ag - Bi - I に import す る こ と で element child performance の upward (1.26% - 1.82%) に successful し た point は が high い new rules. This research paper will be accepted and published from に to って る る. Above が の な Lord this year be performance で あ り, ZhuZhu altogether with わ せ て 6 newspaper の paper (full て check 読 あ り) が accepted, published さ れ る に to っ た.

项目成果

Comparative Study of Charge Carrier Dynamics in Bismuth-based Dimer and Double Perovskites

铋基二聚体和双钙钛矿载流子动力学的比较研究

• DOI: 10.2494/photopolymer.32.735
• 发表时间: 2019
• 期刊: Journal of Photopolymer Science and Technology
• 影响因子: 0.8
• 作者: Nishikubo Ryosuke;Saeki Akinori
• 通讯作者: Saeki Akinori

SCITEC-CNR(イタリア)

SCITEC-CNR（意大利）

ORCID

• DOI: 10.5195/jmla.2017.89
• 发表时间: 2017-04
• 期刊: Journal of the Medical Library Association : JMLA
• 作者: Evan Sprague

多様な結晶構造・組成を有するBi/Sb系太陽電池の包括的探索

全面搜索具有不同晶体结构和成分的Bi/Sb太阳能电池

• 发表时间: 2020
• 作者: Jiewei Liu;Masashi Ozaki;Shinya Yakumaru;Taketo Handa;Ryosuke Nishikubo;Yoshihiko Kanemitsu;Akinori Saeki;Yasujiro Murata;Richard Murdey;and Atsushi Wakamiya;西久保 綾佑;西久保 綾佑;西久保 綾佑
• 通讯作者: 西久保 綾佑

有機無機ハイブリッド材料における結晶構造と電気的特性に関する相関

有机-无机杂化材料晶体结构与电性能的相关性

• 发表时间: 2019
• 作者: Jiewei Liu;Masashi Ozaki;Shinya Yakumaru;Taketo Handa;Ryosuke Nishikubo;Yoshihiko Kanemitsu;Akinori Saeki;Yasujiro Murata;Richard Murdey;and Atsushi Wakamiya;西久保 綾佑;西久保 綾佑;西久保 綾佑;西久保 綾佑;西久保 綾佑
• 通讯作者: 西久保 綾佑