NEDOら,大面積/高効率ペロブスカイト太陽電池を開発

新エネルギー・産業技術総合開発機構(NEDO)と東芝は,従来両立の困難であったセルの大面積化と高効率化を実現した,モジュール面積703cm2(世界最大)で,エネルギー変換効率11.7%のフィルム型ペロブスカイト太陽電池モジュールを開発した(ニュースリリース)。

フィルム型ペロブスカイト太陽電池は,フレキシブルで軽量なため,従来は設置できなかった耐荷重性の低い建築物への設置や,ZEBやZEHの普及にもつながる壁への設置など,多様な設置形態を可能とする。加えて,安価な材料で,かつ塗布・印刷によって形成でき低コストで製造可能なため,次世代太陽電池として注目されている。

一方で,小面積セル(0.09cm2)ではエネルギー変換効率22.7%と結晶シリコン太陽電池セルに迫る高効率が実証されているものの,より大きなセル面積では均一な膜形成が難しく,大きく特性が低下する傾向にある。また,フィルム上への成膜も難しいため,15cm×15cmを超えるサイズのモジュールは実現されていなかった。

NEDO事業において東芝は,大面積向けの塗布プロセスの開発を行ない,インク組成を工夫することで,基板上でのヨウ化鉛(PbI2)とヨウ化メチルアンモニウム(CH3NH3I)(MAI)の反応を制御した。また,塗布する際のプロセス制御とペロブスカイト結晶成長条件の適正化を行なうことで,大面積での面内膜厚均一性,結晶膜質の均質性を高めることに成功した。

その結果,実用モジュール(900cm2)に近いサイズ(703cm2)でも変換効率11.7%が得られ,実用化に一歩近づいた。フィルム型ペロブスカイト太陽電池は,生産性向上によるさらなる低コスト化やモジュールの軽量化で既存の太陽電池が設置できなかった用途への適用が期待されており,大面積塗布・印刷技術の開発に加え,実用化サイズとして想定される900cm2を目指すという。

さらに,ペロブスカイト層の材料改良などにより,結晶シリコン太陽電池並みの高効率実現を目指す。最終的にはプロジェクトの目標である2030年に発電コスト7円/kWhの実現を目指して,さらに研究開発を進めていくとしいている。

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