メチルアンモニウム鉛ハライドペロブスカイトにおける超長電荷キャリア再結合時間

金属ハライドペロブスカイト（MHP）は、その卓越した光起電力特性により、太陽電池への応用可能性について広く研究されています。近年、MHPベースの太陽電池の電力変換効率は、当初の数%からシングルジャンクションデバイスで25%以上へと急速に向上しました。そのため、低コストと製造の容易さも考慮すると、MHPベースの太陽電池は最も急速に進歩している太陽光発電技術となっています。この点に関して、最近の研究の多くはメチルアンモニウムMHPに基づく吸収体材料が主流であり、例えばMAPbX₃（MA = CH₃NH₃、X = Cl、Br、I）が挙げられます。本研究では、3種類の親MAPbX₃、すなわちMAPbCl₃、MAPbBr₃、およびMAPbI₃の各結晶形態について、4～290 Kの非常に広い温度範囲で実施した非接触時間分解光伝導度測定の結果を報告します。このアプローチは、自動周波数制御（AFC）を備えた市販のマイクロ波ブリッジおよびヘリウムガスフロー型クライオスタットと連携する高品質係数（Q）マイクロ波共振器の使用により実現されました。斜方晶から正方晶への構造相転移が過渡光伝導度信号に劇的な影響を与えることが判明し、低温において70 μsに達する超長電荷キャリア再結合時間も観測されました。形態が光物理特性に与える影響の違いは、急冷（クエンチ）試料と緩冷試料の間の顕著な差異によって裏付けられています。この高感度技術により、異なるモルフォロジーおよび結晶子サイズを持つ試料間の差異を観察することも可能となりました。