量子ビームの相補利用によるスズ系ペロブスカイトの欠陥構造の解明

使用互补量子束阐明锡基钙钛矿中的缺陷结构

基本信息

批准号：
20H02848
负责人：
飯久保智
金额：
$ 10.65万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

有機無機ペロブスカイト化合物を太陽電池の光吸収層に使用したペロブスカイト太陽電池は、光電変換効率が25.7 %と従来のSi系太陽電池に匹敵する値を達成しており、次世代の太陽電池として注目されている。高効率なペロブスカイト太陽電池は鉛ベースのペロブスカイトを使用しているため、鉛の毒性が問題視されることからスズベースのペロブスカイトが代替材料として期待されている。しかし、スズが大気中で酸化されやすいことによる不安定性が原因となり、変換効率は鉛ベースのペロブスカイト太陽電池を下回っている。スズペロブスカイトの欠陥について詳しく調べることは、欠陥抑制への知見を深めることにつながる。これまでにSn-PVK合成法の検討を行い、XRDやSEMを用いた試料評価により結晶性の良いSn-PVKの作成方法を確立した。2年目に研究代表者は異動のため、実験装置、並列計算機の移設を余儀なくされたが、本研究課題の研究費支援のおかげで迅速に研究環境の再構築を行うことができた。そこで本年度は、第一原理計算およびX線吸収微細構造（XAFS）を利用して、スズペロブスカイトの欠陥について調査することを目的とした。化学式ABX3で表されるペロブスカイト構造において、AサイトはCH3NH3+（MA+)、BサイトはSn2+、XサイトはCl-、Br-、I-で、それぞれ全置換した構造における欠陥形成エネルギーを第一原理計算により求めた。また、物質の局所構造についての情報が得られるXAFSの測定、およびX線吸収端近傍構造(XANES）の理論計算を行い、Xサイトをそれぞれ全置換したペロブスカイトについて局所構造解析を行った。

钙钛矿太阳能电池在太阳能电池的光吸收层中使用有机-无机钙钛矿化合物，光电转换效率达到25.7%，与传统的硅基太阳能电池相当，作为下一代太阳能电池而受到关注。细胞是。高效钙钛矿太阳能电池使用铅基钙钛矿，但铅的毒性是一个问题，因此锡基钙钛矿有望成为替代材料。然而，由于锡在大气中容易氧化而导致不稳定，转换效率低于铅基钙钛矿太阳能电池。对锡钙钛矿缺陷的详细研究将带来对缺陷抑制的更深入的了解。到目前为止，我们已经研究了Sn-PVK的合成方法，并通过使用XRD和SEM对样品进行评估，建立了一种生产结晶度良好的Sn-PVK的方法。第二年，首席研究员调动，我们被迫搬迁实验设备和并行计算机，但得益于该研究项目提供的研究经费，我们能够快速重建研究环境。因此，今年的目的是利用第一性原理计算和 X 射线吸收精细结构 (XAFS) 研究锡钙钛矿的缺陷。化学式ABX3表示的钙钛矿结构中，A位为CH3NH3+（MA+），B位为Sn2+，X位为Cl-、Br-、I-，以及缺陷形成的第一性原理计算其中每个都被完全取代的结构中的能量由下式计算。此外，我们还进行了XAFS测量，提供了有关材料局部结构的信息，并进行了X射线吸收近边缘结构（XANES）的理论计算，并分析了所有X位点被取代的钙钛矿的局部结构。

项目成果

期刊论文数量（6）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Relationship between Carrier Density and Precursor Solution Stirring for Lead-Free Tin Halide Perovskite Solar Cells Performance

DOI：
10.1021/acsaem.1c03622
发表时间：
2022-04-01
期刊：
ACS APPLIED ENERGY MATERIALS
影响因子：
6.4
作者：
Baranwal, Ajay Kumar;Nishimura, Kohei;Hayase, Shuzi
通讯作者：
Hayase, Shuzi

Unveiling the Role of the Metal Oxide/Sn Perovskite Interface Leading to Low Efficiency of Sn-Perovskite Solar Cells but Providing High Thermoelectric Properties

DOI：
10.1021/acsaem.2c01437
发表时间：
2022-08-10
期刊：
ACS APPLIED ENERGY MATERIALS
影响因子：
6.4
作者：
Baranwal, Ajay Kumar;Saini, Shrikant;Hayase, Shuzi
通讯作者：
Hayase, Shuzi

Suppression of Defect and Trap Density through Dimethylammonium-Substituted Tin Perovskite Solar Cells

DOI：
10.1021/acsmaterialslett.2c00275
发表时间：
2022-08
期刊：
ACS Materials Letters
影响因子：
11.4
作者：
M. A. Kamarudin;S. R. Sahamir;K. Nishimura;S. Iikubo;K. Yoshino;T. Minemoto;Qing Shen;S. Hayase
通讯作者：
M. A. Kamarudin;S. R. Sahamir;K. Nishimura;S. Iikubo;K. Yoshino;T. Minemoto;Qing Shen;S. Hayase

Structural and thermoelectric properties of CH3NH3SnI3 perovskites processed by applying high pressure with shear strain

DOI：
10.1080/21663831.2022.2057821
发表时间：
2022-04
期刊：
Materials Research Letters
影响因子：
8.3
作者：
Qing Wang;Yongpeng Tang;Z. Horita;S. Iikubo
通讯作者：
Qing Wang;Yongpeng Tang;Z. Horita;S. Iikubo

Influence of charge transport layer on the crystallinity and charge extraction of pure tin-based halide perovskite film

DOI：
10.1016/j.jechem.2022.02.003
发表时间：
2022-02
期刊：
Journal of Energy Chemistry
影响因子：
13.1
作者：
Yaohong Zhang;M. A. Kamarudin;Qiao Li;Chao Ding;Yong Zhou;Yingfang Yao;Z. Zou;S. Iikubo;T. Minem
通讯作者：
Yaohong Zhang;M. A. Kamarudin;Qiao Li;Chao Ding;Yong Zhou;Yingfang Yao;Z. Zou;S. Iikubo;T. Minem