パナソニックとNEDO、ペロブスカイト太陽電池で世界最高16.09%の変換効率を実現

ペロブスカイト太陽電池モジュール

　パナソニック株式会社は、国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構(NEDO)が取り組む太陽光発電の技術開発に協力し、世界最高のエネルギー変換効率16.09%のペロブスカイト太陽電池モジュールを実現したと発表した。

　現在世界でもっとも普及している結晶シリコン太陽電池は、軽量化と大面積化技術が課題とされている。一方でペロブスカイト太陽電池は、発電層を含む厚みが結晶シリコン太陽電池の100分の1程度と非常に薄く、次世代太陽電池としての期待が寄せられている。

　今回パナソニックは、大面積に精細で均一な層材料の塗布が可能なインクジェット法に着目。ガラス基板上へのペロブスカイト膜を含む各層塗布への応用展開を図り、大面積モジュールでの高変換効率化を実現。開発したペロブスカイト太陽電池モジュールは、開口面積802平方cm、大きさ30×30×0.2cm(幅×奥行き×高さ）となっている。

　同社は、ペロブスカイト結晶を構成する原子団のうち、モジュール作製の加熱工程において熱安定性に課題のあるメチルアミンの一部を、分子あるいは原子が適度に大きく、加熱脱離抑制効果のあるホルムアミジニウム、セシウム、ルビジウムに置き換えることで、結晶の安定化を図り、高変換効率化できることを発見。

ペロブスカイト結晶

　インクジェット塗布法を用いた薄膜作製工程では、塗布パターンを自由に変更できる反面、材料をドット状に塗布・製膜後、塗布面内で均一に結晶化させる必要があり、塗布液濃度を一定範囲で調製した上で、塗布工程における塗布量・速度を精密に制御。これにより、大面積モジュールの高変換効率化を実現した。

インクジェット塗布法の模式図

　これらの技術によって、ペロブスカイト膜の結晶成長促進、モジュール面内膜厚と結晶膜質均質化の向上に成功。30cm角サイズで変換効率16.09％を達成し、実用化に前進したとする。

　今後パナソニックとNEDOは、大面積ペロブスカイト太陽電池モジュールのさらなる低コスト化と軽量化を図り、これまで設置/適用されていなかった新市場を創出する意向。ペロブスカイト層の材料開発により、結晶シリコン太陽電池モジュールに匹敵する高効率化を目指し、プロジェクトの最終目標であるモジュール生産コスト15円/Wを目指すとしている。