宇宙応用を目指したペロブスカイト太陽電池の放射線照射による劣化と回復現象の解明

阐明面向空间应用的钙钛矿太阳能电池中辐射照射引起的降解和恢复现象

• 批准号: 22K04252
• 负责人: 宮澤 優
• 金额: $ 2.58万
• 依托单位: Japan Aerospace EXploration Agency
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 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/grant/KAKENHI-PROJECT-22K04252/
• 关键词: 太陽電池; 放射線耐性; 宇宙

ペロブスカイト太陽電池（PSC）は、軽量薄膜で放射線耐性が高い太陽電池を低コストで実現できることから、宇宙応用が期待されている。PSCは高い放射線耐性を有することが明らかになっているものの、その理由の詳細は不明である。本研究の目的は、「放射線によってPSCの発電性能の低下を及ぼす欠陥が導入されるのか、導入された欠陥は回復するのか否か」を明らかにすることである。PSCの宇宙応用時に宇宙環境下でのPSCの出力特性を予測するためにも必須である。本研究では、（1）照射用真空チャンバ内太陽電池特性測定システムの確立（２）室温下におけPSC照射試験の実施（３）照射ステージ温度制御システムの確立（４）温度制御下におけるPSC照射試験の実施　のステップで研究を進めている。初年度は、（１）と（２）について実施した。以下に詳細を示す。（１）放射線照射直後の特性を測定するために、照射チャンバの中でPSCに模擬太陽光を照射し、照射直後のIV特性を測定できるシステムを確立した。（２）（１）で確立したシステムを用いて、PSCに8MeV陽子線を照射して、一定照射量を照射した直後からのIV特性の時間変化を評価した。室温下においては、1×10^14/cm^2という高い放射線量まで短絡電流の低下が見られず、PSCの発電性能の低下を及ぼす欠陥がペロブスカイト結晶に導入されないことを明らかにした。1×10^14/cm^2の照射直後に開放電圧と曲線因子の低下と回復が見られたため、本挙動の詳細は今後明らかにする必要がある。

Solar cells (PSC) are highly resistant to radiation due to their high concentration of thin films. Solar cells are highly resistant to radiation due to their low concentration and are expected to be used in the universe. The reason for PSC's high radiation tolerance is unclear. The purpose of this study is to clarify the problem of low transmission performance of radiation PSC and the problem of poor transmission performance. PSC's force characteristics must be predicted in the cosmic environment This study includes: (1) Establishment of the system for measuring the characteristics of solar cells in vacuum cells for irradiation;(2) Implementation of PSC irradiation test at room temperature;(3) Establishment of the system for controlling the temperature of irradiation;(4) Further study of the system for implementing PSC irradiation test under temperature control. In the first year,(1) and (2) are applied. Details are shown below. (1) Determination of characteristics after radiation irradiation, establishment of PSC characteristics after simulated sunlight irradiation and irradiation. (2)(1) To establish the time-varying characteristics of PSCs 8MeV positron rays after irradiation with a certain amount of irradiation. At room temperature, 1×10^14/cm^2 and 1×10^14/cm^2 of high radiation intensity, low short-circuit current, low transmission performance of PSC, and insufficient crystal introduction are observed. 1×10^14/cm^2 of the radiation after the opening of the voltage curve factor to reduce the recovery is seen in the future, the details of the movement is necessary to