High-efficient planar perovskite solar cells using all vapor phase process

采用全气相工艺的高效平面钙钛矿太阳能电池

基本信息

批准号：
20K05408
负责人：
瀬戸悟
金额：
$ 2.75万
依托单位：
Ishikawa National College of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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

今年度は前年度に引き続き、気相法で作製したペロブスカイト太陽電池に対するパッシベーション効果を検証する実験を実施した。その結果、PCBM膜のパッシベーション効果で開放電圧の上昇と太陽電池の耐久性の向上を確認できた。具体的には、p-i-n構造のペロブスカイト太陽電池を気相法で作製する際に光吸収層となるMAPbI3と電子輸送層となるC60の間にPCBM膜をスピンコート法で挿入してパッシベーション効果の有無を検証した。実験ではPCBM濃度を10～20mg/mLと変化させて実験し、太陽電池の特性を評価した。その結果、PCBM濃度が10mg/mLと15mg/mLでPCBMをスピンコートすると開放電圧が約0.08V上昇することが確認できた。この結果がパッシベーション効果によるものかを確認するためにフォトルミネッセンス(PL)測定を行った。その結果、PCBMのスピンコートによってPL発光強度の上昇およびPL発光ピークの高エネルギー側へのシフトを観測した。これは結晶欠陥による非輻射再結合欠陥の減少によるものである。一方、PCBM濃度が20mg/mLでは開放電圧の上昇は見られず、さらに短絡電流も減少した。これはPCBM膜が厚いために直列抵抗が高くなったために短絡電流が減少したものと考察した。その他にPCBMのパッシベーション効果として耐久性の向上も確認できた。これは結晶粒界に存在する結晶欠陥を介したMAPBI3の分解がパッソベーションによって減少したことによるものと考察した。さらにTOF法(Time-Off-Flight)がペロブスカイト太陽電池の評価に応用できることを確認した。尚、今年度のこれらの成果は応用物理学会、第2回太陽光発電学会、さらに11月13日～17日の日程で名古屋で開催された太陽光発電の国際会議(PBSEC-33)において発表した。

今年，与去年一样，我们进行了一项实验，以验证使用气相方法制造的钙钛矿太阳能电池的钝化作用。结果，PCBM膜的钝化效应证实了开路电压的增加，并提高了太阳能电池的耐用性。具体而言，当使用蒸汽相法制造具有P-I-N结构的钙钛矿太阳能电池时，将PCBM膜插入MAPBI3之间（MapBi3（即光吸收层），而C60是通过旋转涂层的电子传输层的C60，以验证是否存在钝化效应。在实验中，PCBM浓度从10 mg/mL更改为评估太阳能电池的特性。结果，已经证实，PCBM浓度为10 mg/ml和15 mg/ml的PCBM旋转涂层增加了大约0.08V的开路电压。进行光致发光（PL）测量，以确认该结果是否是由于钝化效应引起的。结果，通过PCBM的自旋涂层观察到PL发射强度的增加以及PL发射峰向高能侧的移位。这是由于由于晶体缺陷而减少了非速度重组缺陷。另一方面，当PCBM浓度为20 mg/ml时，未观察到开路电压的增加，而短路电流也会降低。这被认为是因为PCBM膜厚，并且串联电阻增加，从而导致短路电流降低。此外，我们还证实了PCBM的钝化效果在耐用性方面得到了提高。这被认为是由于通过封闭的晶界所存在的晶体缺陷减少了Mapbi3。此外，已经确认可以将TOF方法（停机飞行）应用于钙钛矿太阳能电池的评估。今年的这些结果是在11月13日至17日在Nagoya举行的Applied Physics协会，第二太阳能发电协会（PBSEC-33）上介绍的。

项目成果

期刊论文数量（10）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Inverted planer perovskite solar cells fabricated by all vapor phase process

DOI：
10.35848/1347-4065/abdad3
发表时间：
2020-09
期刊：
Japanese Journal of Applied Physics
影响因子：
1.5
作者：
S. Seto
通讯作者：
S. Seto

逆型プレーナーペロブスカイト太陽電池の PCBM パッシベーション効果

倒置平面钙钛矿太阳能电池的PCBM钝化效应

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
瀬戸悟;平野太陽;林優輔;細川圭太
通讯作者：
細川圭太

ホットウォール法で作製したMAPbI3膜の熱処理効果

热壁法制备MAPbI3薄膜的热处理效果

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
瀬戸悟，前田真士;中西優斗;山田悟;鈴木和彦
通讯作者：
鈴木和彦

p-i-nプレーナーペロブスカイト太陽電池のPCBMパッシベーション

p-i-n平面钙钛矿太阳能电池的PCBM钝化

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
Yuguchi Takashi;Izumino Yuya;Sasao Eiji;藤村昴大，川原秀夫，砂田智裕（大島商船高専），山下裕史（東北大学），中武靖仁，寺坂宏一（慶應義塾大学），河原寛，後藤英親（三井造船特機エンジニアリング）;瀬戸悟，平野太陽，林優輔，細川圭太
通讯作者：
瀬戸悟，平野太陽，林優輔，細川圭太

逆型プレーナーペロブスカイト太陽電池のPCBMパッシベーション効果

倒置平面钙钛矿太阳能电池的PCBM钝化效应