第1部 Snを用いた鉛フリーペロブスカイト太陽電池の成膜と高性能化

(2023年7月10日 10:30〜12:00)

　ペロブスカイト多用電池は塗って作製できる、軽量・フレキシブルな次世代型の太陽電池として注目を集めています。本講座では、ペロブスカイト太陽電池の特徴とそれを活かした実用化用途について、最先端の研究開発動向を含めて紹介します。特に、幅広く実用化するためにも、大きな期待を集めている鉛フリー型ペロブスカイト太陽電池について、Sn系ペロブスカイト太陽電池を中心にお話しします。
　ペロブスカイト太陽電池の基礎から、鉛フリー型ペロブスカイト太陽電池の課題と最先端の研究開発について学ぶことができます。また、実用化に向けた課題と現状、今後の展望についてもお話しします。

1. ペロブスカイト太陽電池の開発研究の背景と現状
   1. 主力電力としての社会的ニーズ
   2. 金属ハライド型ペロブスカイト半導体の特徴
   3. Pb系ペロブスカイト太陽電池の現状
   4. 電荷回収層材料の開発
2. 鉛フリー型ペロブスカイト太陽電池の開発研究
   1. Sn系ペロブスカイト太陽電池の課題
   2. 材料の高純度化のアプローチ
   3. 塗布成膜プロセス制御
   4. 表面パッシベーション技術
3. ペロブスカイト太陽電池の実用化にむけて
   1. ペロブスカイト太陽電池の特徴を活かした実用化用途
   2. 実用化にむけた現状と今後の展望
• 質疑応答

第2部 非鉛ペロブスカイト太陽電池の光電気特性評価と材料探索

(2023年7月10日 13:00〜14:30)

1. スズペロブスカイト太陽電池
   1. スズペロブスカイト太陽電池の変遷
   2. スズペロブスカイト太陽電池の問題点
   3. 時間分解マイクロ波伝導度測定
   4. 2種Aサイトカチオン混合・スズペロブスカイト
   5. 3種Aサイトカチオン混合・スズペロブスカイト
2. スズ – 鉛ペロブスカイト太陽電池の特異な誘電応答
   1. 周波数変調マイクロ波伝導度測定
   2. スズー鉛混合膜膜の過渡誘電特性
3. 非鉛ペロブスカイト太陽電池:Bi,Sb系材料
   1. Ag-Bi-I太陽電池
   2. Ag-(III-V)-I太陽電池
   3. Ag-Bi-Sb-I太陽電池
   4. M-(Bi, Sb)-I太陽電池
   5. (M,M‘)-(Bi, Sb)-I太陽電池
   6. さらなる探索に向けて
• 質疑応答

第3部 鉛フリーペロブスカイト太陽電池の解析・評価と素子特性の低下・劣化機構

(2023年7月10日 14:45〜16:15)

　鉛フリーペロブスカイト太陽電池の高効率化・耐久性向上を効率良く行うためには、鉛フリーペロブスカイト太陽電池の素子性能の低下・劣化を引き起こす太陽電池内部の構造欠陥を評価することが不可欠であり、これまで、多くの測定・評価技術が開発され利用されている。しかし、従来の測定・評価技術はマクロな手法であり、分子レベルでのミクロな情報を得ることが出来ない限界があった。
　この問題を解決するため、分子レベルで材料評価を行える高感度な手法である電子スピン共鳴 (ESR) を鉛フリーペロブスカイト太陽電池に適用する手法を開発した。この手法の特徴は、高効率化・耐久性向上を妨げている鉛フリーペロブスカイト太陽電池内部の構造欠陥を、非破壊かつ非接触で素子動作中 (オペランド) に観察できる点である。これにより、従来の測定・評価技術では得られないミクロな視点での情報が得られ、鉛フリーペロブスカイト太陽電池の研究開発を格段に進展させ、高効率化・耐久性向上を行える。本講座では、主に鉛フリーペロブスカイト太陽電池のESR研究を紹介し、その他の有機デバイスの開発に有用な点も解説する。

1. 鉛フリーペロブスカイト太陽電池の高効率化・耐久性向上への課題
   1. 封止で解決する低下・劣化機構
      • 酸化
      • 分子劣化
   2. 封止で防げない低下・劣化機構
      • 電荷形成・トラップ
      • ペロブスカイト劣化
2. 電子スピン共鳴 (ESR) で分かる情報
   1. 分子レベルのミクロ解析
      • 電荷移動や電荷形成される分子種の特定と状態解析
   2. 非破壊・非接触による太陽電池内部の欠陥状態の解析
   3. 鉛フリーペロブスカイト太陽電池のESR評価時の注意点
3. 鉛フリーペロブスカイト太陽電池の性能低下メカニズム
   1. ペロブスカイトの酸化・還元効果
   2. 有機ペロブスカイト界面における電荷移動と電荷障壁形成
   3. 高効率化への指針
4. 鉛フリーペロブスカイト太陽電池の素子動作時の性能劣化メカニズム
   1. ペロブスカイトの劣化効果
   2. 有機ペロブスカイト界面における電荷移動・トラップと電荷障壁変化
   3. 耐久性向上への指針
• 質疑応答