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Near-Band-Edge Optical Properties of Lead-Halide Perovskite CH 3 NH 3 PbI 3 on Mesoporous TiO2 Electrodes
| Content Provider | Semantic Scholar |
|---|---|
| Author | Yamada, Yasuhiro |
| Copyright Year | 2014 |
| Abstract | 増感型太陽電池は、低コストやフレキシビリティーなどの優れた特徴から多くの研究が行われ ており、一般的には多孔質チタニア電極と光吸収体、ホール輸送層から構成されている。最近、 新しい増感型太陽電池材料として鉛ハロゲンペロブスカイト CH3NH3PbX3 (X=Cl,Br,I)が注目を集 めている。2009 年の報告以来[1]、CH3NH3PbI3 を光吸収体として用いた太陽電池の変換効率は急 激に向上しており、最新の報告では 15%に到達している[2]。これは従来の色素増感太陽電池の効 率をはるかに上回る。このようなペロブスカイト半導体のポテンシャルを最大限発揮させるため には基礎的な光学特性[3]の理解が必要であるが、バンドギャップエネルギー(Eg)など太陽電池の 効率に決定的な影響を与えるバンド端近傍の光学特性は未だ十分な理解が得られていない。そこ で本研究では、多孔質チタニア電極上に溶解法にて作製した CH3NH3PbI3 薄膜のバンド端光学特性 を拡散反射・発光・過渡吸収・光伝導測定を用いて詳細に研究した。試料はシリカガラス上に多 孔質チタニアを作製し、その上にスピンコーティング法で CH3NH3PbI3 を製膜することで作製した。 変換効率約 10%の CH3NH3PbI3/TiO2 太陽電池[4]を試料として実験に用いた。 室温では、拡散反射スペクトルの Tauc プロット(直接遷移型)から求めたバンド間遷移の立ち 上がりエネルギーは 1.59eV であった。一方で、発光スペクトルは 1.60eV でピークを持ち、これ は Egが 1.60eV 以上であることを示唆している。また、過渡吸収スペクトルでは 1.61eV をピーク とするブリーチング信号が現れ、直接吸収端が 1.61eV 付近にあることを意味している。我々は、 吸収端近傍の光学特性の詳細を明らかにするため、拡散反射および発光スペクトルの温度依存性 を測定した。拡散反射スペクトルの立ち上がりエネルギーと発光ピークエネルギーは、類似の温 度依存性を示す。吸収端付近の立ち上がりは温度の上昇とともに緩慢になり、その傾きは 100K 以上の高温では温度に反比例している。このような振る舞いは理想的な半導体では観測されない。 以上のことから、我々は高温での吸収端近傍の拡散反射スペクトルでは結晶構造の乱れに起因す るアーバックテイルが支配的であり、Egは 1.61eV 付近であると結論した。 本研究は、住友電工グループ社会貢献基金、JST-CREST、JST さきがけの援助による。 [1] A. Kojima, et al., J. Am. Chem. Soc., 131, 6050–6051 (2009). [2] J. Burschka, et al., Nature, 499, 316–319 (2013). [3] T. Ishihara, “Optical Properties of Low-Dimensional Materials”, edited by T. Ogawa and Y. Kanemitsu, (World Scientific, Singapore, 1995), Chap.6. [4] 山田泰裕,中村透,遠藤克,若宮淳 志,金光義彦, 第 23 回日本 MRS 年次大会 (2013). 第 61 回応用物理学会春季学術講演会 講演予稿集(2014 春 青山学院大学) |
| File Format | PDF HTM / HTML |
| Alternate Webpage(s) | https://confit.atlas.jp/guide/event-img/jsap2014s/18a-D7-11/public/pdf?type=in |
| Language | English |
| Access Restriction | Open |
| Content Type | Text |
| Resource Type | Article |
