東芝,大面積ペロブスカイト太陽電池で15.1%

東芝は,新たな成膜法を開発することにより,世界最高のエネルギー変換効率15.1%を実現した,フィルム型ペロブスカイト太陽電池を開発した(ニュースリリース)。

現在主流の結晶シリコン太陽電池は,重量および形態の面から設置場所が限られていることから,多様な場所に設置可能でかつ結晶シリコン並みの変換効率を持つ太陽電池として,フィルム型ペロブスカイト太陽電池が注目されている。

同社は,独自のメニスカス塗布印刷技術により,これまで,世界最大サイズとなる703cm2でエネルギー変換効率14.1%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ているが,更なる変換効率の向上や低コスト化が求められていた。

同社が従来採用してきたペロブスカイト層の成膜法は,2ステッププロセスと呼ばれれ,基板上に塗布したPbI2膜の上から,MAIインクを塗布することでMAPbI3膜を成膜する。この手法では,PbI2とMAIの反応を制御することが難しく未反応物が残ること,工程数が多いこと,塗布速度が低速という問題があった。

予めMAIとPbI2を混合したMAPbI3インクを塗布して成膜する1ステッププロセスと呼ばれる手法があるが,MAPbI3結晶の成長を制御することが難しく,特に大面積に均一に塗布するのが困難なため,新たな塗布法の開発が必要だった。

そこで同社は,変換効率向上と低コスト化への貢献が見込める新たなペロブスカイト層の成膜法として,MAPbI3結晶の成長を制御することができる1ステッププロセスのメニスカス塗布法(1ステップメニスカス塗布法)を開発した。

新たに,MAPbI3インク,乾燥プロセス,装置の開発を行なうことで,大面積を均一に塗布することに成功。成膜プロセスの工程が従来の半分となり,塗布速度の高速化も可能になるとする。

塗布速度は,5cm角で量産時に必要と想定するスペックを満たす速度6m/分を達成。また,均一に塗布することで,フィルム型ペロブスカイト太陽電池としては,世界最大面積である703cm2のモジュールで世界最高エネルギー変換効率15.1%を達成したという。

同社は今後,実用化サイズとして想定される,受光部サイズ900cm2を目指すとともに,ペロブスカイト層の材料改良等で,エネルギー変換効率20%以上の実現を目指し,製造コスト15円/Wを実現したいとしている。

その他関連ニュース

  • ペロブスカイト太陽電池事業化の将来展望を明らかに 2024年11月15日
  • 産総研,CIS型薄膜太陽電池の光電変換効率を向上 2024年11月13日
  • マクニカ,ペロブスカイト太陽電池実用化に向け実証 2024年11月13日
  • 筑波大,ペロブスカイトPV材料の性能が低い原因解明 2024年10月28日
  • マイクロジェット,ペロブスカイトPV試作用塗布装置発売 2024年10月25日
  • 産総研,ペロブスカイトPV自動作製システムを開発 2024年10月03日
  • 国内太陽光発電導入容量は5,040MWと前年より減少
    国内太陽光発電導入容量は5,040MWと前年より減少 2024年08月30日
  • 阪大ら,緑色光を発電に用いる有機太陽電池を開発 2024年08月29日