環境にやさしい太陽電池向け新素材を発見

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レンセラー工科大学の研究チームは、これまで太陽電池への使用が検討されていなかった新材料である鉛フリーのカルコゲナイドペロブスカイトが、一般的に候補とされている他の材料よりも安全かつ効果的に機能する可能性があることを実証した。研究の詳細は、『Advanced Functional Materials』誌に2020年4月24日付で掲載されている。

有機・無機ハロゲン化合物ペロブスカイトは、太陽エネルギーから電力への変換効率が良く、従来使用されている材料のシリコンより安価なため、太陽電池の材料として有望視されている。しかし、湿気や日光に対して不安定であり、劣化すると効率が低下したり、鉛やヨウ化鉛などの有害物質へと分解されるなど、大きな課題を抱えている。「このタイプの材料は、非常に優れた初期性能を発揮しますが、3~4日後、長くても1週間後には、性能が急激に低下します。また、鉛が含まれているため環境にも優しくありません」と、論文の責任著者であるレントラー工科大学のNikhil Koratkar教授は述べる。

これらの課題を克服するために、研究チームは、鉛を含まないカルコゲナイドペロブスカイトである硫化バリウムジルコニウム(BaZrS3)の被膜を用いて、光を電力に変換する能力をテストした。

理論計算と計算モデリングにより、BaZrS3が水分や強い太陽光に対して安定的であることがわかった。また、デバイスの時効に関する実験的な研究でも、4週間後に初期の光応答の約60%を保持することを確認した。研究チームによると、BaZrS3は高品質シリコンよりも安価で製造ができるという。

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An Environmentally Stable and Lead‐Free Chalcogenide Perovskite

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