ペロブスカイト太陽電池の測定方法アドバイス-2

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現在、一般的に入手可能な太陽電池の測定評価装置は、Si系太陽電池の測定を前提に製作された装置が殆どです。 無機系の太陽電池は、安定した特性で、測定の再現性もあり、従来型の測定装置で不便を感じることは有りません。
しかし、昨今の次世代太陽電池の開発では、有機系太陽電池が主役を占めています。
特に、ペロブスカイト太陽電池では不可解な挙動を示す場合も多く、従来型の測定装置では、不便を感じることがあります。
ここでは、当社の測定システムを使用し、ペロブスカイト太陽電池のI-V測定や分光感度測定の事例を紹介します。

＜Advice of the measuring method of a perovskite solar cell＞
The solar cell of an inorganic is the stable characteristic, has the reproducibility of measurement and has felt inconvenience with the former type measuring device.However, in development of the next generation solar cell of these days, the organic solar cell occupies the leading role.
In particular, an action mysterious in a perovskite solar cell is shown in many cases, and inconvenience may be felt in a former type measuring device.
Here, the measurement system of our company is used and the example of I-V measurement and spectrum sensitivity measurement of a perovskite solar cell is introduced.

 Reference data 
http://www.ssunrise.co.jp/img/pdf/pv2.pdf
http://www.ssunrise.co.jp/img/news_date/1401894756_18602_3.pdf

I-V特性のヒステリシスと、その電流波形を測定

開発途中にあるペロブスカイト太陽電池のI-V測定では、その時々により、I-V曲線に様々な形のヒステリシスが観測されます。
経験的に、大きく分けて、次のような4種類のパターンに分類されます。
これらのI-V特性のヒステリシスの回避は、一般的には測定遅延時間の調整で行います。
しかし電流波形を観測すると、時間調整でヒステリシスを回避ができる場合と、回避が困難な場合が有ることが解ります。

＜Hysteresis and current wave form of perovskite solar cells＞
In I-V measurement of the perovskite solar cell which exists in the middle of development, the hysteresis of forms various each time more on an I-V curve is observed.
It roughly divides experientially and is classified into four kinds of following patterns.
Evasion of the hysteresis of these I-V characteristics is generally performed by adjustment of measurement delay time.
However, if a current wave form is observed, that evasion may be difficult turns out to be a case where evasion can do hysteresis in time adjustment.

Hysteresis-1

ペロブスカイト太陽電池の一般的なヒステリシス
General hysteresis of a perovskite solar cell

Hysteresis-2

ヒステリシスが逆になる。
Hysteresis is measured adversely.

Hysteresis-3

ヒステリシスが、途中でクロスする。
Hysteresis intersects in the middle of a curve.

Hysteresis-4

ヒステリシスが殆ど発生しない。
There is almost none of the outbreak of the hysteresis.

繰返しI-V測定による安定性や耐久性の測定

ペロブスカイト太陽電池の測定を行う場合、事前に繰り返し測定を行うことにより安定性の評価を行い、測定値に再現性があることを確認する必要があります。

＜Measurement of the stability and durability by repetition I-V measurement＞
When measuring a perovskite solar cell, it is necessary to evaluate stability and to check that a measurement result has reproducibility by performing duplicate measurement.

Measurement of the reproducibility of the I-V characteristic

Durable evaluation

I-V特性の光量依存性の測定

＜Light quantity dependence of I-V characteristic＞

IPCE（外部量子効率）の測定

Measurment of IPCE（External quantum efficiency）

白色光でのISC応答性の測定

Photoelectric current response in white light of perovskite solar cells

応答性-1
このような応答パターンを示すセルの場合、I-V測定でISCが大きめに測定されます。
その回避のために、測定前の十分な待ち時間が必要です。

Response pattern-1 of ISC
In the case of the cell which shows such a response pattern, ISC is more greatly measured by I-V measurement.
Because of the evasion, sufficient waiting time before measurement is required.

応答性-2
このような応答パターンを示すセルの場合、I-V測定でISCが小さ目に測定されます。
その回避のために、測定前の十分な待ち時間が必要です。

Response pattern-2 of ISC
In the case of the cell which shows such a response pattern, ISC is small measured by I-V measurement.
Because of the evasion, sufficient waiting time before measurement is required.


白色光のISC/VOCの応答パターンの違い
Difference in the response pattern of ISC and VOC of white light

単色光でのISC応答性の測定

Photoelectric current response in monochromatic light of perovskite solar cells

単色光でISCの応答遅れのあるセルの場合、IPCE測定で注意すべきことは、測定する各波長毎に十分な遅延時間を確保することです。
適切な遅延時間を決定するために、事前に左図のような応答性を測定することが重要です。
（下図は、DSCでの測定データです。）

When it is a cell which has the response delay of photoelectric current by monochromatic light, sufficient measurement delay time is required of IPCE measurement for every wavelength.
In order to determine suitable delay time, it is important to measure a response as shown in the left figure in advance.
（The following figure is an example of measurement data in DSC.）

ペロブスカイト太陽電池の誘電率測定

＜Dielectric of perovskite solar cells＞

DARK状態、白色光照射状態のそれぞれについて、セルの両端のDC電圧を可変して、誘電率の変化を測定しました。
Change of the dielectric constant was measured in each of a DARK state and a white light irradiation state, changing the bias voltage of cell both ends.


DARK状態、白色光照射状態のそれぞれについて、測定周波数を可変して、誘電率の変化を測定しました。
Change of the dielectric constant was measured in each of a DARK state and a white light irradiation state, changing measurement frequency.