筑波大学の研究グループは，高効率な太陽電池として注目されているペロブスカイト太陽電池に使われる低コスト材料の内部状態を電子スピン共鳴でミクロな視点から調べ，局所的な電荷移動度は高いのにデバイス性能が低くなる理由を解明した（ニュースリリース）。
ペロブスカイト太陽電池は光エネルギーを電気エネルギーに変える効率が高く，次世代太陽電池として注目されている。しかし，代表的な正孔輸送材料であるspiro-OMeTADは，合成が複雑でコストが高いなどの難点があった。
これらの欠点を克服するため，合成が容易で低コストな正孔輸送材料HND-2NOMeが開発された。しかし，電流が減少するような性能の低下がみられる弱点があり，その原因はまだ解明されていなかった。
研究グループは，電子スピン共鳴（ESR）を用いてペロブスカイト太陽電池の内部電荷と欠陥状態を微視的な視点から明らかにすることで，HND-2NOMeを用いた太陽電池の性能低下の原因を解明することに成功した。
典型的な鉛ペロブスカイトCH3NH3PbI3にHND-2NOMeを積層した薄膜試料とペロブスカイト太陽電池について，微視的な視点から研究を行なった。また，対照実験としてspiro-OMeTADを用いた薄膜試料と太陽電池についても調べ，HND-2NOMeの場合と比較をした。
HND-2NOMeは準平面構造を持つため，局所的な電荷移動度が高いことが，実験的に分かった。そして，ペロブスカイトとHND-2NOMeの界面における正孔拡散は，暗条件下で明らかに実証された。この結果により，ペロブスカイトとHND-2NOMeとの界面に正孔障壁が形成され，性能低下につながることが示された。
このような障壁が形成されるものの，HND-2NOMeを用いた太陽電池では，太陽光照射下での正孔の蓄積数の変化は少ないことが示された。また，ペロブスカイトとHND-2NOMeの界面で観測された正孔拡散は，暗条件下でペロブスカイトからspiro-OMeTADへの電子拡散が起こるspiro-OMeTADを用いた場合とは対照的な結果。
HND-2NOMeでは，特に短絡条件下で，光エネルギーから電気エネルギーへの変換効率は低いが安定であることの原因に関するこれらの知見は，微視的な視点からデバイス性能を向上させるための作製指針を示唆する上で重要であると考えられるという。
研究グループは，この研究成果は，ペロブスカイト太陽電池の安定した性能を達成する提案につながる可能性があるとしている。
