Research Abstract

カリウムドープ有機金属ハライドペロブスカイトから作製したヒステリシスのないペロブスカイト太陽電池

Hysteresis-free perovskite solar cells made of potassium-doped organometal halide perovskite

2017年9月22日 Scientific Reports 7 : 12183 doi: 10.1038/s41598-017-12436-x (2017)
カリウムドープ有機金属ハライドペロブスカイトから作製したヒステリシスのないペロブスカイト太陽電池
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我々は、I-V ヒステリシスがなく電力変換効率(PCE)が20%を超えるカリウムドープ有機金属ハライドペロブスカイト太陽電池(PSC)を作製した。カリウム比を増やすにつれ、有機金属ハライドペロブスカイトの結晶格子が膨張し、吸収スペクトルとフォトルミネッセンススペクトルの両方が長波長側にシフトした。このことは、光学バンドギャップが小さくなったことを示唆している。K+を5%ドープしたペロブスカイトの場合、伝導帯下端(CBM)がTiO2-LiのCBM準位と同等となった。このとき、TiO2-Liとペロブスカイトの界面での電子移動障壁が最低となった。実際、K+5%ドープPSCの最大出力動作電圧における過渡電流上昇は、K+をドープしないPSCと比較して速かった。キャリア輸送の停滞が軽減されたことによってPSCのI-Vヒステリシスを最小限にできたと結論付けられる。

Zeguo Tang, Takeru Bessho, Fumiyasu Awai, Takumi Kinoshita, Masato M. Maitani, Ryota Jono, Takurou N. Murakami, Haibin Wang, Takaya Kubo, Satoshi Uchida and Hiroshi Segawa

Corresponding Author

瀬川 浩司
東京大学 東京大学大学院総合文化研究科広域科学専攻/東京大学先端科学技術研究センター

Potassium-doped organometal halide perovskite solar cells (PSCs) of more than 20% power conversion efficiency (PCE) without I-V hysteresis were constructed. The crystal lattice of the organometal halide perovskite was expanded with increasing of the potassium ratio, where both absorption and photoluminescence spectra shifted to the longer wavelength, suggesting that the optical band gap decreased. In the case of the perovskite with the 5% K+, the conduction band minimum (CBM) became similar to the CBM level of the TiO2-Li. In this situation, the electron transfer barrier at the interface between TiO2-Li and the perovskite was minimised. In fact, the transient current rise at the maximum power voltages of PSCs with 5% K+ was faster than that without K+. It is concluded that stagnation-less carrier transportation could minimise the I-V hysteresis of PSCs.

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