NIMS、効率20%/千時間以上の連続発電を実現する太陽電池

ペロブスカイト太陽電池、デバイス構造と各界面に導入された分子の模式図

　国立研究開発法人物質・材料研究機構(NIMS)は、20%以上の光電変換効率を維持しつつ、1,000時間以上の長時間連続発電に耐えられる新たなペロブスカイト太陽電池を開発したと発表した。

　太陽電池は脱炭素社会に向けて世界各国で研究が進められており、中でも次世代のものとしてペロブスカイト太陽電池が注目されている。従来のものより製造コストが安く、加工しやすいのが特徴だが、水分との反応によって劣化しやすいため、高い光電変換効率と耐久性の両立が課題とされていた。

　今回同機構では、電子輸送層とペロブスカイト層の界面にフッ素原子を持つヒドラジン誘導体を導入した、新たなペロブスカイト太陽電池を開発。これにより、電子輸送層を通じてペロブスカイト層に侵入する水分子を遮断し、ペロブスカイト表面欠陥の形成を抑え、発電ロスの抑制や耐久性の向上を実現した。また、正孔輸送層とペロブスカイト層の間にホスホン酸誘導体を導入することで、正孔輸送層の欠陥を極小化し、太陽電池の効率も改善できたという。

　さらに、新たに開発したペロブスカイト太陽電池は、約100℃でプラスチック上に作製できるため、汎用太陽電池の軽量化にも応用可能。同機構では今後、界面に導入できる分子をデータベース化し、界面制御のための分子設計を行なうことで、さらに高効率で高耐久なペロブスカイト太陽電池の研究を進めていくとしている。