OISTら,ペロブスカイトの欠陥に新たな知見

著者: higa

沖縄科学技術大学院大学(OIST)と米ピッツバーグ大学の研究グループは,素材に生じる欠陥構造がイオンの変移を引き起こすことでペロブスカイトを不安定にするという特性を明らかした(ニュースリリース)。

ペロブスカイト化合物は,汎用性の高い化合物で次世代の太陽エネルギー技術への応用が期待されている。しかしペロブスカイト化合物を用いた素子は効率が良く比較的安価であるにもかかわらず,原子レベルでの構造的欠陥が生じることが多く,まだ完成された技術とはいえない。

ペロブスカイト化合物は,電子工学,工学,さらには太陽光発電に役立つユニークな構造を持っている。光を吸収し,半導体の電流を担う電荷キャリアの生成および電荷輸送の特性に優れている。

他の機能を持つ材料層の間にペロブスカイト素材を挟みこむことでペロブスカイト太陽電池が形成される。しかしペロブスカイト層に生じる欠陥によって隣接する層との間の電荷移動が阻害され,デバイスの全体的な性能および安定性が妨げられることがあるという。

このペロブスカイトの欠陥による電子的および動的特性を理解するため,研究グループは走査型トンネル顕微鏡を用いて,ペロブスカイト表面の個々のイオンの動きの高解像度画像を撮影した。

画像を分析したところ,研究グループは,表面の原子が欠落して生じた穴に気づいた。さらにペロブスカイト表面の臭化イオンのペアの場所が転移し,向きも変わっていることがわかった。

そこでピッツバーグ大学の研究グループが,これらのイオンがとる経路をモデル化するために一連の理論計算を行なったところ,実験観察の結果と一致した。

この研究で,空孔が生じることでイオンがペロブスカイト素材の表面で転移している可能性が高い,という結論にいたった。イオンの移動メカニズムを理解することは,将来,研究者や技術者がペロブスカイトの欠陥の構造的,機能的影響をやわらげるのに役立つ可能性があるという。

現在広く使用されているシリコンの代替物として有望視されているペロブスカイトだが,研究グループは,商業化するためにはさらなる技術的改良が必要であるとしている。

キーワード:

関連記事

  • JR東海と古河電工、鉄道台車向けレーザーブラスト技術「インフラレーザー」を実用化

    東海旅客鉄道(JR東海)と古河電気工業(古河電工)は、鉄道台車の探傷試験に先立つ塗膜除去工程において、古河電工が開発したインフラ構造物向けレーザーブラスト技術「インフラレーザー」を採用し、2025年6月から運用を開始した […]

    2025.11.14
  • 三菱電機,次世代太陽電池開発でJAXA公募に選定

    三菱電機は,宇宙航空研究開発機構(JAXA)が実施する宇宙戦略基金第一期の公募テーマの一つである「衛星サプライチェーン構築のための衛星部品・コンポーネントの開発・実証」(分野:衛星等)において,技術開発課題「国産太陽電池 […]

    2025.08.22
  • 北大,バンドギャップ予測可能なペロブスカイト設計

    北海道大学の研究グループは,機械学習によってバンドギャップ(光吸収の指標)を精密に予測・設計できるペロブスカイト無機材料の開発手法を確立した(ニュースリリース)。 近年,マテリアルズインフォマティクスの発展により,機械学 […]

    2025.08.21
  • 東大,月面建設に向けアゲハ蝶型極小作品を打ち上げ

    東京大学の研究グループは,制作したアゲハ蝶の形を模した極小の作品「Ageha Petit(アゲハ・プティ)」が,日本時間2025年6月21日にSpaceXの Falcon 9 Transporter 14ロケットにより打 […]

    2025.06.20
  • 三菱電機,宇宙向け太陽電池強化狙い米企業に出資

    三菱電機は,シリコン技術を用いた宇宙向け太陽電池セルを開発・製造する米国発のスタートアップ企業,Solestial(ソレスティアル)へ出資した(ニュースリリース)。 近年,人工衛星の小型化,低価格化が進み,低軌道でのコン […]

    2025.06.10
  • 東北大,7割の屋根にPV設置で電力自給率85%と試算

    東北大学の研究グループは,日本全国1741市町村を対象に,住宅などの屋根上太陽光パネルと電気自動車(EV)を組み合わせて家庭の電力をまかなうシミュレーションを行ない,大幅な脱炭素効果を明らかにした(ニュースリリース)。 […]

    2025.05.27
  • 日揮ら,フィルム型CIS太陽電池の実証実験を開始

    日揮とPXPは,横浜市内の施設屋根において,フィルム型カルコパイライト太陽電池(CIS太陽電池)を用いた大面積発電モジュールの実証実験を開始したことを発表した(ニュースリリース)。 カーボンニュートラル時代に向けて再生可 […]

    2025.05.15
  • 豊田工大の山口眞史名誉教授,紫綬褒章を受章

    豊田工業大学の山口眞史名誉教授が,令和7年春の紫綬褒章を受章した(ニュースリリース)。 紫綬褒章は,科学技術分野における発明・発見や,学術及びスポーツ・芸術文化分野における優れた業績を挙げた人物に授与される。 同氏は,現 […]

    2025.05.15
  • オプトキャリア