大環状円盤型有機半導体を用いたSnペロブスカイト太陽電池の高性能化

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金属ハライド(ABX3型)ペロブスカイト太陽電池において、金属イオンとしてPbの代わりにSnを用いたSnペロブスカイト太陽電池が現在注目を集めている。本太陽電池において、発電層であるペロブスカイト半導体のバンドギャップに対して依然として開放電圧が低いといった問題があり、その改善が性能向上のためには欠かせない。当研究室では、SnとPbを1:1で用いたSn-Pb混合型ペロブスカイト太陽電池は、高い開放電圧を達成している。申請者は本研究において、ペロブスカイト半導体材料のバンドギャップを大きくすることによって開放電圧を向上させることを考えた。Aサイトカチオンにホルムアミジニウム（FA）を用い、Bサイトカチオンとして鉛とスズを1:1の比率で混合させ、Xサイトのハライドに臭素のみを選択することによって従来用いられている組成よりも大きい1.98eVのバンドギャップを有する材料を開発した。その製膜条件を詳細に検討し、結果として当研修室ですでに報告されていた加熱した貧溶媒によって種結晶を生じさせる手法（HAT法）が有効であることを明らかとした。結果として作成したデバイスについて、その開放電圧は最大で0.83 Vと、従来材料のものよりも高い値を示した。しかしながら、バインドギャップから期待される電圧の値よりはいまだに低い値にとどまっている。