宇宙応用を目指したペロブスカイト太陽電池の放射線照射による劣化と回復現象の解明

阐明面向空间应用的钙钛矿太阳能电池中辐射照射引起的降解和恢复现象

• 批准号: 22K04252
• 负责人: 宮澤 優
• 金额: $ 2.58万
• 依托单位: Japan Aerospace EXploration Agency
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K04252/
• 关键词: 太陽電池; 放射線耐性; 宇宙

ペロブスカイト太陽電池（PSC）は、軽量薄膜で放射線耐性が高い太陽電池を低コストで実現できることから、宇宙応用が期待されている。PSCは高い放射線耐性を有することが明らかになっているものの、その理由の詳細は不明である。本研究の目的は、「放射線によってPSCの発電性能の低下を及ぼす欠陥が導入されるのか、導入された欠陥は回復するのか否か」を明らかにすることである。PSCの宇宙応用時に宇宙環境下でのPSCの出力特性を予測するためにも必須である。本研究では、（1）照射用真空チャンバ内太陽電池特性測定システムの確立（２）室温下におけPSC照射試験の実施（３）照射ステージ温度制御システムの確立（４）温度制御下におけるPSC照射試験の実施　のステップで研究を進めている。初年度は、（１）と（２）について実施した。以下に詳細を示す。（１）放射線照射直後の特性を測定するために、照射チャンバの中でPSCに模擬太陽光を照射し、照射直後のIV特性を測定できるシステムを確立した。（２）（１）で確立したシステムを用いて、PSCに8MeV陽子線を照射して、一定照射量を照射した直後からのIV特性の時間変化を評価した。室温下においては、1×10^14/cm^2という高い放射線量まで短絡電流の低下が見られず、PSCの発電性能の低下を及ぼす欠陥がペロブスカイト結晶に導入されないことを明らかにした。1×10^14/cm^2の照射直後に開放電圧と曲線因子の低下と回復が見られたため、本挙動の詳細は今後明らかにする必要がある。

钙钛矿太阳能电池（PSC）有望在太空中得到应用，因​​为它们可以以低成本生产具有高耐辐射性的轻质薄膜太阳能电池。虽然PSC具有较高的耐辐射性，但其详细原因尚不清楚。本研究的目的是澄清辐射是否引入了降低PSC发电性能的缺陷，以及引入的缺陷是否可以恢复。当PSC应用于太空时，预测PSC在空间环境中的输出特性也至关重要。在这项研究中，我们将（1）在真空室中建立用于辐照的太阳能电池特性测量系统，（2）在室温下进行PSC辐照测试，（3）建立辐照阶段温度控制系统，以及（4）温度控制下的PSC辐照研究正在进行测试。第一年实施了（1）和（2）。详细信息如下所示。 (1) 为了在放射线照射后立即测量特性，我们在照射室中用模拟太阳光照射PSC，并建立了可以在照射后立即测量IV特性的系统。 (2)使用(1)中建立的系统，我们用8MeV质子束照射PSC，并评估以恒定剂量照射后IV特性的时间变化。在室温下，辐射剂量高达1×10^14/cm^2时，短路电流并未下降，表明钙钛矿晶体中没有引入会降低PSC发电性能的缺陷。 。在用1×10^14/cm^2照射后，开路电压和填充因子立即下降并恢复，因此这种行为的细节需要在未来澄清。