有機鉛ペロブスカイトの製膜制御と結晶成長解析 - AIST...Laser 1 CH3NH3I PbI2 PID...
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研究の目的 有機鉛ペロブスカイトの製膜制御と結晶成長解析 宮寺哲彦・反保衆志・杉田武・松原浩司・近松真之 産業技術総合研究所 太陽光発電研究センター 有機系薄膜チーム 真空蒸着法の開発 基礎メカニズム解明 レーザー蒸着法 リアルタイムX線回折（SPring-8） 無機薄膜系太陽電池に 匹敵する高い変換効率 22.1% 製膜の制御性・再現性が課題 有機鉛ペロブスカイト太陽電池 低コストかつ高効率な太陽電池 レーザー蒸着 808 nm semiconductor laser. PbI 2 Continuous wave (power ~10 W) CH 3 NH 3 I Modulated wave (power ~20 W) Deposition rate is adjusted by varying the duty ratio of the pulse. PbI 2 CH 3 NH 3 I ITO PCDTBT Perovskite (CH 3 NH 3 PbI 3 ) PCBM Al/BCP NiO FWD BWD J sc 19.5 19.3 mA/cm 2 V oc 1.09 1.09 V FF 0.736 0.760 PCE 15.7 16.0 % Laser 1 PbI 2 CH 3 NH 3 I PID Control Laser 2 デバイス特性 X-ray diffraction Rate control 20 15 10 5 0 -5 Current density [mA/cm 2 ] 1.2 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0.0 Voltage [V] Light (FWD) Light (BWD) Dark Intensity [A. U.] OPV-type architecture (Patent: PCT/JP2015/73596) 1.5 1.0 0.5 0.0 8000 6000 4000 2000 0 Time [s] 10 -3 Rate [Å/s] P [Pa] 10 -4 Sensor 1 (CH 3 NH 3 I) Sensor 2 (PbI 2 + CH 3 NH 3 I) SEM images CH 3 NH 3 I diffusion PbI 2 • Anomalous diffusion • Orientation change T. Miyadera et al., Nano Lett. 15, 5630-5634 (2015). 結晶形成メカニズム Real-time X-ray diffraction
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研究の目的
有機鉛ペロブスカイトの製膜制御と結晶成長解析
宮寺哲彦・反保衆志・杉田武・松原浩司・近松真之産業技術総合研究所 太陽光発電研究センター 有機系薄膜チーム
真空蒸着法の開発
基礎メカニズム解明
レーザー蒸着法
リアルタイムX線回折（SPring-8）
無機薄膜系太陽電池に匹敵する高い変換効率
22.1%
製膜の制御性・再現性が課題有機鉛ペロブスカイト太陽電池
低コストかつ高効率な太陽電池
レーザー蒸着
808 nm semiconductor laser.
PbI2Continuous wave (power ~10 W)
CH3NH3IModulated wave (power ~20 W)Deposition rate is adjusted by varying
the duty ratio of the pulse.PbI2CH3NH3I
ITO
PCDTBT
Perovskite(CH3NH3PbI3)
PCBMAl/BCP
NiO
FWD BWDJsc 19.5 19.3 mA/cm2
Voc 1.09 1.09 VFF 0.736 0.760
PCE 15.7 16.0 %
Laser 1
PbI2CH3NH3I
PIDControl
Laser 2
デバイス特性
X-ray diffractionRate control
20
15
10
5
0
-5
Curr
ent
densi
ty [
mA
/cm
2]
1.21.00.80.60.40.20.0Voltage [V]
Light (FWD)Light (BWD)Dark
Inte
nsity
[A. U
.]
OPV-type architecture
(Patent: PCT/JP2015/73596)
1.5
1.0
0.5
0.0
80006000400020000Time [s]
10-3
Rat
e [Å
/s]
P[P
a]
10-4
Sensor 1 (CH3NH3I)
Sensor 2 (PbI2 + CH3NH3I)
SEM images
CH3NH3I diffusion
PbI2
• Anomalous diffusion• Orientation change
T. Miyadera et al., Nano Lett. 15, 5630-5634 (2015).
結晶形成メカニズム
Real-time X-ray diffraction
