OIST，ペロブスカイト太陽電池電極の腐食の原因を解明

沖縄科学技術大学院大学（OIST)は，ペロブスカイト太陽電池に銀電極と溶液処理法を用いると，太陽電池製造後の数日間に銀が腐食する原因を突き止めた（ニュースリリース）。

ペロブスカイト太陽電池はほぼすべての可視波長の光を吸収し，実験値で20%を超える非常に高いエネルギー交換効率を有しているうえ，比較的容易に製造できる。その一方で，全体のコストが高いこと，また，安価なペロブスカイト太陽電池の寿命が短いという問題があり普及していない。

現在，ペロブスカイト太陽電池の最も一般的な電極材料の金はコストが高い。これに対して銀はコストはおよそ65分の1と安い。研究チームは，更にコストを下げるために，高価な真空蒸着法に代わる溶液処理法を用いて層状太陽電池を製作しようと試みている。

ところが，銀電極と溶液処理法を用いると，太陽電池製造後の数日間に銀が腐食してしまうという問題がおこる。すると，腐食により電極が黄色に変色し，電池のエネルギー変換効率が低下するという問題があった。

ペロブスカイト太陽電池は，光を電気に変換するサンドイッチ状の層で構成されている。ペロブスカイト材料で吸収された光によって電子が励起され，電子と正孔のペアが生成される。励起電子と正孔は太陽電池の隣接する層によって逆方向に移動していく。

この層は，電子輸送体である二酸化チタン層，spiro-MeOTADホール輸送層，透明な導電材料で被覆されたガラス層，および銀の上部電極で構成されている。このメカニズム全体によって電流が生じるが，太陽電池の各層が適切に機能しなければ効率的に電力を生み出すことはできない。

研究チームは変色した銀電極の組成を分析し，変色の原因がヨウ化銀の生成にあることを突き止めた。また，乾燥窒素ガスと比べて，空気にさらした場合に腐食が進むことが分かった。

研究チームは，ヨウ化銀が生成される原因として，外気の気体分子がペロブスカイト材料に達し，ヨウ素含有化合物を生成することでペロブスカイト材料が劣化すると考えている。そして，このようなヨウ素含有化合物が銀電極に付着し，腐食を引き起こす。

気体分子とヨウ素含有化合物はいずれもspiro-MeOTADホール輸送層にある小さなピンホールを通過して移動することが予想されるという。溶液処理法を用いて作製されたspiro-MeOTADホール輸送層にあるピンホールの存在は，同研究チームが突き止めている。

太陽電池の寿命を延ばすには，spiro-MeOTADホール輸送層にピンホールができないようにすることが不可欠となる。同研究チームはすでに真空蒸着法によるピンホールの除去に成功しており，現在は，溶液処理法を用いたピンホールの無い太陽電池の製造に取り組んでいる。

今後研究チームでは，最適なホール輸送層及び被包材を用いることで，寿命が長く，大面積に対応した低価格の太陽光電池モジュールを設計・作製することを目指している。

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