変換効率26.5％の曲げられる、ペロブスカイト／シリコンタンデム太陽電池を開発東京都市大学

東京都市大学は2023年9月19日、同大学理工学部電気電子通信工学科の石川亮佑教授が、変換効率26.5％の曲げられる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、25％以上の変換効率を有する軽量かつフレキシブルな次世代太陽電池として注目されている。

さらに、ボトムセルにシリコンウエハを用いたペロブスカイト／シリコンタンデム太陽電池では、30％以上の変換効率が可能となる。一方で、この手法ではフレキシブル性が失われる点が課題となっていた。

今回の研究では、ペロブスカイト／シリコンタンデム太陽電池のボトムセルのシリコンウエハ厚を既存の約200μmから約83μmにまで薄くすることで、フレキシブルで軽量な太陽電池の開発に成功した。

(1)フレキシブルなペロブスカイト／シリコンタンデム太陽電池の様子
(2)タンデム太陽電池の外観　
(3)タンデム太陽電池の概念

既存の太陽電池では設置が難しかった、湾曲した屋根やビル壁面といった場所への設置が可能となる。

また、セル面積1cm²におけるエネルギー変換効率は26.5％となった。同発表によると、既存のペロブスカイト太陽電池を超える効率だという。

・表面ミラー／裏面テクスチャ構造を有する薄いシリコン基板を作製するプロセスを確立したこと
・ミラー表面に光閉じ込めのための小さな凹凸を形成し、高性能なボトムセルを作製したこと
・ボトムセルの表面凹凸の上に塗布工程でペロブスカイト層を綺麗に堆積したこと

が開発成功の要因となっている。

既存の太陽電池では設置が難しかった場所に対応できるため、用地の確保が難しい都市部での展開や、電気自動車（EV）などの移動体、飛行体などへの展開が期待される。

今後の研究では、界面パッシベーションを改善するほか両面受光構造を導入し、さらなる高効率化や高耐久化を図る。加えて、ペロブスカイト太陽電池の大面積形成プロセスを開発することで、同電池の実用化に寄与する。

変換効率26.5％の曲げられる、ペロブスカイト／シリコンタンデム太陽電池を開発　東京都市大学