Synthesis of Novel Low-Dimensional Nanomaterials for Application in Solar Cells

用于太阳能电池的新型低维纳米材料的合成

基本信息

批准号：
19J12932
负责人：
QIAN YANG
金额：
$ 1.34万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-04-25 至 2021-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本年度の研究において，二硫化モリブデン(MoS2)の合成制御と1次元ファンデルワールスヘテロ構造の開発及び太陽電池への応用を行った．まず，低圧化学気相成長(CVD)による半導体性MoS2の合成に着目し，新たにパソコンから管理できる安定性の良い低圧CVD装置を自ら設計・構築した．その後，MoS2のCVD合成の最適条件を探し出した．一般的な合成条件としての酸化モリブデン及び硫黄の量，合成温度，Arキャリアガス流量等を変調して合成結果を考察するのみならず，シーディングプロモーターや合成前駆体等MoS2特有の合成条件にも最適化を行った．そして，最適化したMoS2の合成条件を用い，MoS2-窒化ホウ素ナノチューブ(BNNT)-単層カーボンナノチューブ(SWCNT)という「1次元ファンデルワールスヘテロ構造」の合成に成功した．初めて1次元物質においてファンデルワールスヘテロ構造のコンセプトを実現したことから，共著した論文がScience誌で発表された．1次元ファンデルワールスヘテロ構造は自由に構成材料・カイラリティ・直径・層数を変調することができ，従来の2次元ヘテロ構造と異なり斬新な構造となり，将来の幅広く応用が期待されている．さらに，新規低次元ナノ材料太陽電池の実証実験として，新たに開発された1次元ファンデルワールスヘテロ構造を太陽電池に応用した．MoS2-SWCNTのハイブリッド薄膜を元に，ペロブスカイト型太陽電池を作製した．SWCNTのみのペロブスカイト型太陽電池と比べ，MoS2-SWCNTを用いたペロブスカイト型太陽電池の変換効率は約20%向上し，1次元ファンデルワールスヘテロ構造の優れた物性を証明できた．本研究で得られた成果が複数の国際会議で発表され，学術雑誌にも投稿することを予定している．

在今年的研究中，钼的合成控制（MOS2），一个维阵Walusheter结构的发展，并应用于太阳能电池。首先，着重于低压化学差距（CVD）综合半导体MOS2，我们设计并构建了一个可以从个人计算机管理的新稳定的低压CVD设备。后来，我们搜索了MOS2 CVD合成的最佳条件。合成的合成不仅是莫林比奥氧化物和硫，合成温度，AR载体气流等的一般合成条件调制，以及MOS2独有的合成条件，例如合成的合成Pro电动机和合成前体。然后，使用优化的MOS2合成条件，称为MOS2-BORON纳米管（BNNT） - 单碳纳米管（SWCNT）的“一维FandelWalsheter结构”的合成。第一次，在《科学》杂志上发表了一篇由CO作者的论文，因为Fandelwarsheter结构的概念是在一种维质的物质中实现的。一维狂热杂质结构可以通过组成材料，手性，直径和层自由调节，与常规的两个二维异质结构不同，它具有新颖的结构，并且预计将来会广泛应用。此外，作为新的低维纳米材料太阳能电池的示范实验，将新开发的一个维二硅烷构层杂细胞结构应用于太阳能电池。基于MOS2-SWCNT的混合薄膜，创建了Pelovskite型太阳能电池。与仅使用SWCNT的Pero-Scite型太阳能电池相比，使用MOS2-SWCNT的Pelob Scite型太阳能电池的转化效率已提高了约20％，并且一维fandelwalsheter结构具有出色的物理特性被证明了。在本研究中获得的结果已在多个国际会议上宣布，并计划将其发布在学术杂志上。