金沢大,ペロブスカイト太陽電池を高性能・長寿化

金沢大学の研究グループは,ペロブスカイト太陽電池の長寿命化とエネルギー変換効率の向上に成功した(ニュースリリース)。

太陽光発電は,再生可能エネルギーの1つである太陽光を活用した発電方式で,近年ではその普及も進み,生活に身近なグリーンエネルギーとなっている。

現在主流となっているのはシリコンを用いた太陽電池だが,製造コストが高いうえに,デバイスとして重量が重いという課題がある。ペロブスカイト太陽電池は,高い光吸収率に加え,塗って作れるので低コストという特徴があり,温室効果ガスゼロ排出を可能にする次世代の太陽電池として期待されているデバイスだが,一方で耐久性が低く寿命が短いという問題があり,その解決が重要な研究課題となっていた。

研究では,ペロブスカイト太陽電池を構成するペロブスカイト膜の上下部分にヨウ化セシウムの層を挿入し,層の厚さを最適化させることで,電池としての寿命が従来のものよりも長くなり,またエネルギー変換率が18.43%へと飛躍的に向上することを明らかにした。

これは,ヨウ化セシウムがペロブスカイト膜に入り込む(インターカレート)することで,膜の結晶子サイズが大きくなり,さらに境界部分の欠陥を除去して良質なペロブスカイト膜になったためと考えられるという。

UVフィルターなしで湿度40–50%程度のいわゆる通常大気中での性能変化をみたところ,ヨウ化セシウムをインターカレートした太陽電池は,従来のインターカレートなしは1千時間程度で駆動しなくなるところを,9割程度の性能保持を4千時間以上もする超長寿命化していることが分かった。

この研究の成果は,ペロブスカイト太陽電池が抱える課題を解決する重要なステップとして位置づけられるもの。研究グループは今後,ペロブスカイト太陽電池の安定性や性能の向上にともない,さらなる普及につながることが期待されるとしている。

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