1/31 ペロブスカイト太陽電池・光電変換材料の 高効率化・高耐久性化と今後の展望

(国研)物質・材料研究機構 主幹研究員　白井 康裕　氏

経歴：2006年Rice University博士課程修了。PhD取得後は（国研）物質・材料研究機構にて薄膜太陽電池の開発に従事

専門：薄膜太陽電池の開発

受賞歴：薄膜太陽電池開発やナノ材料開発にてMRS学会やフラーレン・ナノチューブ学会より受賞

WebSite：https://www.nims.go.jp/news/press/2022/09/202209160.html

　本講座では、ペロブスカイト太陽電池の作製方法について、基礎的な事柄から劣化抑制対策などの詳細まで、特に逆型構造（ガラス/電極/P型層/Perovskite/N型層/電極）について具体的に解説します。さらに、鉛の代わりにスズを用いた鉛フリーペロブスカイト太陽電池についても解説します。
　また、出来上がったセルの評価方法について、ペロブスカイト太陽電池がイオン導電性も示す半導体である点に着目しつつ、測定の注意点などの基礎的な事から始めて、ヒステリシス特性の取り扱いやセル特性の解析など、発展的な内容までご説明します。
　最後に、実用化へ向けた課題や他の太陽電池では真似できない特徴、ペロブスカイト太陽電池のタンデム化などをご紹介します。

 ＜得られる知識・技術＞
　高効率、高耐久性、ペロブスカイト太陽電池の作製方法ノウハウ
　ペロブスカイト太陽電池のこれまでの技術動向

＜プログラム＞
１．有機無機ハイブリッド型ペロブスカイト太陽電池の基礎
　1.1 これまでの展開と現状について
　1.2 これまでの有機系太陽電池との比較
　1.3 ペロブスカイト太陽電池の基本構造・動作原理
　1.4 ペロブスカイト層以外の各機能層の役割・種類・特徴
　　1.4.1 透明電極（ITO、FTOなど）
　　1.4.2 ホール選択・輸送層（PEDOT:PSS,NiOx,その他ポリマー材料等）
　　1.4.3 電子選択・輸送層（PCBM, ICBA, AZO,その他有機材料等）
　　1.4.4 対向電極（Ag、ITOなど）
　　1.4.5 添加物やその他の極薄膜層の役割

２．低温・溶液プロセスを用いたペロブスカイト太陽電池の作製ノウハウ
　2.1 低温・溶液プロセスを用いた作製方法の特徴
　2.2 作製の各工程に用いる部材や装置・環境について
　2.3 基板材料の選択・パターニングから前処理まで
　2.4 ペロブスカイト太陽電池材料の純度や精製について
　2.5 塗布条件（スピンコート）の最適化について
　2.6 ペロブスカイト結晶成長の最適化について
　2.7 その他機能層の塗布条件の最適化について
　2.8 太陽電池セルの封止について
　2.9 測定用端子の処理について

３．ペロブスカイト太陽電池の評価方法
　3.1 光電変換特性の評価方法・注意点
　3.2 Morphology、膜厚、結晶構造と性能の相関関係
　3.3 電流−電圧曲線に現れるヒステリシス特性について
　3.4 長期安定性の評価について
　　3.4.1 太陽電池を最高出力状態に保つ技術（MPPT）について
　　3.4.2 MPPT条件下のペロブスカイト太陽電池の振る舞い
　　3.4.3 屋外での耐久性評価
　3.5 イオン導電性の影響について

４．ペロブスカイト太陽電池の性能とその向上技術
　4.1 変換効率
　4.2 耐久性

５．ペロブスカイト太陽電池に関する直近の話題や今後の課題について
　5.1 環境光発電（室内光発電、IoT機器の電源）への応用
　5.2 タンデム化による効率30％を超える太陽電池への応用
　5.3 鉛フリーペロブスカイト太陽電池

　　□質疑応答□

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