鹵化金屬鈣鈦礦型太陽(yáng)能電池的代表——甲基氨基碘化鉛

　　日本物質(zhì)及材料研究機構（NIMS）的納米材料科學(xué)環(huán)境基地（GREEN）于2015年1月7日在東京舉行了“第9屆納米材料科學(xué)環(huán)境基地研討會(huì )”，并在會(huì )上宣布，關(guān)于最近備受關(guān)注的鈣鈦礦型太陽(yáng)能電池，已建立起了相關(guān)研發(fā)體制。

　　GREEN副主任、鈣鈦礦型太陽(yáng)能電池特別基地小組負責人宮野健次郎介紹了成立該小組的原委：“2009年鈣鈦礦型太陽(yáng)能電池的高效率化研究成果發(fā)表以后，尤其是最近兩年，世界各國的研發(fā)團隊接連發(fā)表了實(shí)現更高效率的研究成果，刮起了一陣研發(fā)旋風(fēng)。在這種背景下，2014年10月14日，我們在2009年10月設立的GREEN中設立了鈣鈦礦型太陽(yáng)能電池特別基地小組。”

　　GREEN是為了利用納米技術(shù)研發(fā)環(huán)境技術(shù)而設立的，一直把太陽(yáng)能電池作為綠色創(chuàng )新的重要技術(shù)，開(kāi)展光電轉換原理分析、光電轉換高效率化及探索新材料方面的研究。宮野稱(chēng)：“鹵化金屬鈣鈦礦型太陽(yáng)能電池盡管制作方法簡(jiǎn)單，但卻顯示出一定程度的高發(fā)電效率，相關(guān)研究成果連接發(fā)表，高效率化還在繼續推進(jìn)。”與現在已推出產(chǎn)品的晶體及非晶Si（硅）類(lèi)，以及CICS（化合物）類(lèi)等太陽(yáng)能電池相比，鈣鈦礦型太陽(yáng)能電池“尚在研究開(kāi)發(fā)階段，因此設立了相關(guān)研發(fā)基地”。

　　目前，特別研究小組正在探索鹵化金屬鈣鈦礦型太陽(yáng)能電池的代表——甲基氨基碘化鉛（CH3NH3PbI3）等太陽(yáng)能電池的制造方法。小組負責人白井康裕介紹說(shuō)：“我們在考慮離子性晶體的化學(xué)方面的問(wèn)題的同時(shí)，使用通常的固體物性的研究方法和計測手段，對使用鹵化金屬鈣鈦礦的太陽(yáng)能電池為何具有高效率等高性能發(fā)揮機制展開(kāi)了研究。”

　　鹵化金屬鈣鈦礦型太陽(yáng)能電池是在140℃以下的低溫下利用溶液工藝制作的。這種太陽(yáng)能電池目前采用的結構是，在銀層上層疊鈣層、PCBM（富勒烯衍生物）層、甲基氨基碘化鉛層、PEDOT˙PSS（高分子聚合物）、ITO（銦錫氧化物）玻璃，從ITO玻璃層射入陽(yáng)光。“通過(guò)優(yōu)化溶液工藝等成膜條件，現在光電轉換效率已達到10～12％，實(shí)現了良好再現性”（白井）。

　　在對研究小組試制的鹵化金屬鈣鈦礦型太陽(yáng)能電池發(fā)電時(shí)的電流和電壓進(jìn)行測量時(shí)，一度存在電流及電壓特性因掃描方向及速度而異的問(wèn)題，但現在該問(wèn)題已得到解決。白井表示，“已經(jīng)確立了計測太陽(yáng)能電池的電流及電壓特性的基礎技術(shù)”。另外已確認，即使連續照射光，也不會(huì )引起太陽(yáng)能電池的電流及電壓特性因掃描方法及速度而不同的現象。白井強調稱(chēng)，這樣“便可驗證多種鹵化金屬鈣鈦礦型太陽(yáng)能電池的特征”，相關(guān)研究體制也就建立起來(lái)了。

　　另外，宮野介紹了試制的鹵化金屬鈣鈦礦型太陽(yáng)能電池，表示正在利用以標準pin結的“無(wú)機半導體模型”這一簡(jiǎn)單模型進(jìn)行近似的方法，提取各種參數。”