ペロブスカイト太陽電池ミニモジュールで世界最高20.7%の変換効率を達成――再生可能エネルギーの導入拡大に大きく貢献 東大

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東京大学は2019年7月4日、高性能低コスト太陽電池として、世界的な研究開発競争が進められているペロブスカイト太陽電池(Perovskite Solar Cell、PSC)で、20%を超える高い変換効率のペロブスカイト太陽電池ミニモジュールの作製に成功したと発表した。

有機金属ハライドペロブスカイト太陽電池は、作製プロセスの容易さと結晶シリコン太陽電池にせまる光エネルギー変換効率から、近年世界的に活発な研究開発が行われている。しかし、これまでのペロブスカイト太陽電池の直列モジュールでは、高変換効率のものでも18%台に止まっており、さらなる高効率化が大きな課題だった。その原因は、大面積化によってペロブスカイト太陽電池のI-Vヒステリシスや部分ごとの性能の不均一性が無視できなくなり、低い性能の部分に引きずられて全体の性能が落ちることによる。

これまで研究チームはカリウム(K)をドープした有機金属ハライドペロブスカイトを用いたペロブスカイト太陽電池で、I-Vヒステリシスが大幅に低減できることを明らかにしてきた。今回の研究では、ペロブスカイトの製膜条件の最適化により、I-Vヒステリシスが極めて小さく均一な性能を示すカリウムドープペロブスカイトを用いることで、小面積の単セル(0.187cm2)で22.3%、三直列のミニモジュール(2.76cm2)で20.7%の変換効率を達成した。

これまで、さまざまな組成のペロブスカイトを用いた小面積のペロブスカイト太陽電池の単セル(0.1cm2以下)で20%を超える変換効率を示すペロブスカイト太陽電池は多数報告されていたが、大きな面積の直列モジュールで20%を超える変換効率を示すものは世界的にも全く報告されておらず、今回の研究で達成した変換効率は、現時点で世界最高効率となる。

今後は、この技術をNEDOプロジェクトの参画企業に移転して実用化を進めるとしている。今回の研究をベースにしてペロブスカイト太陽電池が実用化されれば、太陽光発電の低コスト化に直結するものであり、日本の固定価格買取(FIT)終了後を見据えた再生可能エネルギーの導入拡大に大きく貢献するとしている。

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