ナノ材料科学環境拠点ナノ材料科学環境拠点

ナノ材料科学環境拠点
G lobal Research C enter for Environm ent and Energy based on N anom aterials Science
Next generation battery, Perovskite PV cell
Key W ords
概
・太陽光から出発するエネルギーフローの共通課題解決を目的
・重点化テーマをオールジャパンの編成体制で推進：全固体電池、リ
チウム空気電池、ペロブスカイト太陽電池は特別推進チームを編成
・計算科学と高度な解析技術を駆使して、理論と実験を融合
・シーズ成果の産業界への橋渡し、次代を担う若手の育成
要
全固体電池
リチウム空気電池
材料創製・計算・計測の協力体制の下、液体電
解質による制約を取り払うことで高性能蓄電池
の実現を目指します。
材料や電極反応などの基礎研究から、セル設計・
試作までの一貫した研究開発を行い、実用電池と
しての基盤技術の確立を目指します。
 理想的な界面作製に向けた電池材料の単結晶化
 リチウム空気電池の原理図と10セルスタック
正極活物質が「酸素」であ
るため、理論エネルギー密
度は桁違いに大きい。それ
を10層重ねたスタック型電
池により真の大容量化を
目指す。
材料創製と計測の立場か
ら結晶成長と欠陥構造の
相関を調べ、伝導の活性
化エネルギーを0.3 eV に
低減。
 電解液の第1原理計算
 界面構造の第1原理計算
エーテル系電解液が、放
電時の酸素還元反応によ
って発生する活性酸素に
対して安定であることを示
した。
リチウムイオンの欠乏層形
成につながるリチウムサイ
トを空孔形成エネルギーの
計算から推定。
ペロブスカイト太陽電池
ペロブスカイト層（イオン性結晶）の化学的問題を意識しながら、G R EEN の持つ物理的手法を駆使して
この新しいタイプの太陽電池の固有の性質を明らかにし、応用への指針を示すことを目指します。
 低温・
溶液プロセスで太陽電池の作製を実現
 作製したペロブスカイト太陽電池の良好な出力特性
light
dark
20
正孔輸送層
電極
ペロブスカイト層
透明電極
PCBM
CH3NH3PbI3-xClx
PEDOT:PSS (30 nm)
70 nm
245 nm
500 nm
光
15
Jsc (mA-cm-2)
電子輸送層
10
5
Jsc : 20.14 mA-cm-2
Voc : 0.95
FF : 0.78
Eff : 15.07 %
0
-5
本プロセスにより、プラスチック
などのフレキシブルな基板を用
いた太陽電池の製造が可能。
-10
0.0
0.2
0.4
0.6
Voc (V)
0.8
1.0
ヒステリシス特性が無く再現性
に優れた出力特性。
連続光照射下でも優れた耐久性。
国立研究開発法人物質・
材料研究機構ナノ材料科学環境拠点（G R EEN ）
拠点長魚崎浩平、拠点マネージャー加連明也

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