Ground State Search in Perovskite Solar Cells by First-Principles Calculation

Content Provider	Semantic Scholar
Author	Yamamoto, Kumiko Iikubo, Satoshi Ogomi, Yuhei Hayase, Shuzi
Copyright Year	2016
Abstract	ペロブスカイト型太陽電池 CH3NH3PbI3は、プリンタブルで製造できる低コストの次世代太陽電 池として注目を集めており、最近では 20%以上の高いエネルギー変換効率が報告されている。 CH3NH3PbI3には毒性のある Pb が使用されていることから、実用化のためにはこれを他の元素で 置換することが強く望まれている。これまでに他の元素の検討は広く行われてきているが、有望 なものでも合成が困難であるなどの問題点があるため、さらなる物質群の拡大が必要である。本 研究では、ペロブスカイト構造ABX3のBサイトを部分置換した系に着目した。AサイトをCH3NH3 と Cs、Xサイトを I とし、Bサイトを Pbや Sn等で置換した場合の安定構造の探索を試み、それ らの電子構造についても調査した。 ATAT(The Alloy-Theoretic Automated Toolkit)を使用して、B サイトを Pbと Sn等の異種の元素 を置換した場合の多数の規則構造を生成した。それらの生成エネルギーを、第一原理計算コード VASP を用いて評価した。図(a), (b)にはそれぞれ CH3NH3Pb1-xSnxI3、CsPb1-xSnxI3の結果を示す(こ こで x=0,1 をエネルギーの基準とした)。 CH3NH3Pb1-xSnxI3 では、生成エネルギーがす べて正の値を示しており、B サイト上の Pb と Sn の間には斥力的な相互作用が働くことがわ かった。これにより、少なくとも絶対零度では、 どの組成においてもCH3NH3PbI3と CH3NH3SnI3 との二相分離が生じると考えられる。一方、 CsPb1-xSnxI3では、負の生成エネルギーを有する 構造が多数見つかった。したがって、CsPb1-xSnxI3 では、Pb と Sn の間に引力的な相互作用が働い ており、絶対零度では規則化の傾向を示す。図 (b)からは、x~0.143, 0.167, 0.875の組成において 部分置換された、安定な構造が確認できた。ペ ロブスカイト型太陽電池は室温付近で作製する ことから、同様の傾向が期待できる。
File Format	PDF HTM / HTML
Alternate Webpage(s)	https://confit.atlas.jp/guide/event-img/jsap2016s/19a-P5-27/public/pdf?type=in
Language	English
Access Restriction	Open
Content Type	Text
Resource Type	Article