東大、ペロブスカイト太陽電池の長寿命化に成功――リチウムイオン内包フラーレンを加えることで抗酸化

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東京大学は2018年3月9日、中国・東北師範大学と共同で、10倍の耐久性を持つ長寿命のペロブスカイト太陽電池を開発したと発表した。

ペロブスカイト太陽電池は、20%近いエネルギー変換効率を示す上、塗布プロセスが可能であることから、世界中で活発に研究が行われている。しかし、ペロブスカイト太陽電池の発電層に使われる有機金属ペロブスカイトは、水や酸素に不安定という課題があった。その上、効率を向上させるため、電荷選択層であるホール輸送層にリチウム塩を混ぜた有機半導体を使用。水や酸素を避けたいはずのペロブスカイト太陽電池で、吸湿性材料や酸素が必要という矛盾があった。

そこで研究グループは、リチウム塩を用いず、リチウムイオン(Li+)をフラーレンC60の殻で包んだ新しいリチウム塩(リチウムイオン内包フラーレン、Li+@C60)を使用。ペロブスカイト太陽電池の耐久性を10倍向上させることに成功した。このリチウムイオン内包フラーレンは、C60が疎水性であるため吸湿性が低い。また、有機半導体から電子を引き抜くことで、中性のリチウム内包フラーレンが生成。抗酸化作用と酸素を取り除く効果を発揮した。これらにより、疑似太陽光照射下1000時間での効率低下を10%以内に収めることに成功した。

研究グループは、この成果により、ペロブスカイト太陽電池の実用化の要件はクリアされたと説明。耐久性の優れた長寿命のペロブスカイト太陽電池の実用化へ向けた研究の促進が期待されるとしている。

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