ペロブスカイト太陽電池の光キャリアダイナミクスと電子状態解析

近年精力的に研究されているペロブスカイト(PSK)太陽電池を構成するPSK薄膜および各電子輸送材料の薄膜を直接光励起した際の励起子とラジカルの運動を、PSK太陽電池における励起子の運動を比較し、PSK太陽電池における電子移動メカニズムの解明を目的として本研究を開始した。そのため、PSK薄膜、PCBM、Spiro-MeOTAD/PSK薄膜/TiO2に対してcwEPR、時間分解EPR測定を行った。その結果、PSK薄膜では信号を得られなかったが、PCBMでは典型的なパウダーパターンの時間分解EPR信号を観測し、Spiro-MeOTAD/PSK薄膜/TiO2からはSpiro-MeOTAD由来のcwEPR信号を観測した。PSK薄膜及びSpiro-MeOTAD/PSK薄膜/TiO2において時間分解EPR信号を得られていない理由として、PSK薄膜の温度や結晶構造によって励起子の寿命や運動が異なることにより、測定時の最適パラメーターを見つけられていないためと考えている。今回PSK薄膜およびSpiro-MeOTAD/PSK薄膜/TiO2において80K、100K、120Kで測定を行ったが、時間分解EPR信号を示さなかったのは結晶構造由来も一つの理由と考えられる。そのため、本研究期間では観測できなかったが、引き続き測定条件の検討を行う予定である。一方で、PCBMからは典型的な励起三重項由来のパウダーパターンを観測した。現在、量子力学に基づいた励起三重項の解析プログラムを作成し、解析を行っている。本研究で用いたPSK薄膜試料は台湾の国立交通大学のDr. Efat JokarとProf. Eric Wei-Guang Diau教授より提供していただいた。

近年精力的に研究されているペロブスカイト(PSK)太陽電池を構成するPSK薄膜および各電子輸送材料の薄膜を直接光励起した際の励起子とラジカルの運動を、PSK太陽電池における励起子の運動を比較し、PSK太陽電池における電子移動メカニズムの解明を目的として本研究を開始した。そのため、PSK薄膜、PCBM、Spiro-MeOTAD/PSK薄膜/TiO2に対してcwEPR、時間分解EPR測定を行った。その結果、PSK薄膜では信号を得られなかったが、PCBMでは典型的なパウダーパターンの時間分解EPR信号を観測し、Spiro-MeOTAD/PSK薄膜/TiO2からはSpiro-MeOTAD由来のcwEPR信号を観測した。PSK薄膜及びSpiro-MeOTAD/PSK薄膜/TiO2において時間分解EPR信号を得られていない理由として、PSK薄膜の温度や結晶構造によって励起子の寿命や運動が異なることにより、測定時の最適パラメーターを見つけられていないためと考えている。今回PSK薄膜およびSpiro-MeOTAD/PSK薄膜/TiO2において80K、100K、120Kで測定を行ったが、時間分解EPR信号を示さなかったのは結晶構造由来も一つの理由と考えられる。そのため、本研究期間では観測できなかったが、引き続き測定条件の検討を行う予定である。一方で、PCBMからは典型的な励起三重項由来のパウダーパターンを観測した。現在、量子力学に基づいた励起三重項の解析プログラムを作成し、解析を行っている。本研究で用いたPSK薄膜試料は台湾の国立交通大学のDr. Efat JokarとProf. Eric Wei-Guang Diau教授より提供していただいた。