ペロブスカイト太陽電池の長期耐久評価に向けた加速試験手法の創成

创建钙钛矿太阳能电池长期耐久性评估加速测试方法

基本信息

批准号：
22K05002
负责人：
傍島靖
金额：
$ 2.75万
依托单位：
Gifu University
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

项目摘要

本課題では、次世代太陽電池材料として期待されるペロブスカイト太陽電池(PSC)の課題である劣化挙動に関する研究として，出力低下要因の解明、長期信頼性評価技術の獲得、発電源としての耐性獲得に向けた方策探究を行う。2022年度は、モジュール構造の検討として、封止材を用いた既存モジュール構造と封止材を用いない新概念モジュールへの適用、および光電変換層を一般的なMA系を基準にFA系材量の開発を実施した。ガラス基板上にPSCを構築し、小面積(0.02cm2程度)ながら初期効率12%程度を実現した。また、今年度から試作を進めているFA系材料を用いたPSCにおいてもMA系材料と同程度の初期変換効率を達成した。更なる高品質化および各層の構成の見直しにより先行研究と同様の高効率PSCとして十分な材量となると考えられる。MAPbI3を使用したPSCを封止材を用いない太陽電池モジュールに適用し、未モジュール実装時での光劣化速度との違いを測定した。尚、PSCでの光劣化実験ではN2ガス雰囲気中で実施、光学フィルタを使用していない。結果として光照射開始30時間以内で何れの構造においても光劣化が発生したが、封止材を用いないモジュール構造ではセル周辺温度が大きく上昇することから、光劣化は大幅に促進し、JSCと変換効率の大幅な低下が短時間で生じた。現在、封止材を用いる太陽電池モジュール構造での評価は実施出来ていないが、先行研究ではセルを封止することで、光劣化発生要因とされる水蒸気の影響を低減することが出来るとされ、封止材を用いないモジュール構造はPSC の光劣化加速評価が出来ことが示されたと考えている。次年度以降、封止材を用いるモジュール構造を構築し、劣化挙動に関する実験および光電変換層の詳細な構造評価を進め、各材料による光劣化発現メカニズムにたいする研究を進める予定である。

在该项目中，我们将研究有望用作下一代太阳能电池材料的钙钛矿太阳能电池（PSC）的退化行为，以阐明产量下降的原因，获得长期可靠性评估技术，并获得我们将探索实现这一目标的策略。 2022财年，我们将研究模块结构，将其应用于使用密封剂的现有模块结构和不使用密封剂的新概念模块，并在一般MA基的基础上增加光电转换层中FA基材料的量材料进行了开发。我们在玻璃基板上构建了 PSC，尽管其面积很小（约 0.02 cm2），但初始效率达到约 12%。此外，我们在使用基于 FA 的材料的 PSC 中实现了与基于 MA 的材料相当的初始转换效率，自本财年以来我们一直在进行原型设计。人们认为，通过进一步提高质量并重新考虑每层的成分，材料的数量将足以实现与以前的研究类似的高效PSC。将使用MAPbI3的PSC应用于不使用密封剂的太阳能电池模块，并测量与未安装模块时的光降解率的差异。请注意，PSC 的光降解实验是在 N2 气氛中进行的，并且没有使用滤光片。结果，在光照射开始后30小时内，所有结构都发生了光劣化，但在不使用密封剂的模块结构中，电池周围的温度显着升高，因此光劣化大大加速，这与JSC不同。转换效率在短时间内出现显着下降。目前，还无法评估使用封装剂的太阳能电池模块结构，但之前的研究表明，通过封装电池，可以减少水蒸气的影响，水蒸气被认为是光降解的一个因素。这表明不使用封装剂的模块结构可用于评估PSC的加速光降解。从明年开始，我们计划使用封装材料构建模块结构，进行劣化行为实验，对光电转换层进行详细的结构评估，并对每种材料发生光降解的机理进行研究。