ペロブスカイト太陽電池の発電効率安定化手法を発見――酸素官能基を修飾したカーボンナノチューブ紙状電極を採用 東京工業大学

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東京工業大学は2019年10月18日、ペロブスカイト太陽電池開発時に初期特性にばらつきがあっても、一定条件で放置するだけで発電効率を向上させる方法を発見した。

ペロブスカイト太陽電池は簡便な低温プロセスで作製できる高効率の次世代太陽電池として期待されている。しかし、同じ作製方法を用いても初期の発電特性が安定しないことが課題であった。

今回の研究では、酸処理で-COOH、-OHなどの官能基を修飾した多層カーボンナノチューブを紙状電極として作製し、従来のホール輸送層/Au電極の代わりに採用。発電効率の初期値が3%のペロブスカイト太陽電池を77日間放置することで、11%に向上することを発見した。

二段階湿式法によるペロブスカイト太陽電池の作製プロセス

これは、ペロブスカイト層と強い相互作用を引き起こす酸素官能基を多層カーボンチューブに導入することで、ペロブスカイト層への水分侵入が抑制。ペロブスカイトが常温でのイオン拡散が大きいために再構成して電極界面が強固になり、電荷移動抵抗が下がることで、光起電力および光電流が増大するためだと考えられる。

今回の発見によって、簡便な手法でペロブスカイト太陽電池の安定性、発電特性の向上が可能になる。東京工業大学では今後、今回発見したペロブスカイト太陽電池の自己再構成メカニズムを利用して、光吸収層であるペロブスカイト層の組成や厚さ、電極界面などを最適化することで、実用に耐えうる高効率で安定性を有する太陽電池の作製を目指す。

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