2017 Fiscal Year Research-status Report
低温溶液プロセスを用いたペロブスカイト太陽電池の劣化機構の解明
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16K06285
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| Research Institution | National Institute for Materials Science |
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Principal Investigator |
白井 康裕 国立研究開発法人物質・材料研究機構, エネルギー・環境材料拠点, 主任研究員 (40465969)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | ペロブスカイト / 太陽電池 / 耐久性 / タンデム / NiO |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、Si系ボトムセル・ペロブスカイト系トップセルの構成で将来的に超高効率２端子タンデム太陽電池を構築可能な、Si系セルと同等の優れた耐久性を示すペロブスカイト材料の実現を目指した。
具体的には、高効率・高耐久性ペロブスカイト太陽電池を、低温・溶液プロセスで実現するための技術開発を推進した。ペロブスカイト太陽電池はトップセル材料として優れた性質を幾つも秘めながら、最も重要な耐久性に関してほとんど知見が無く、早急に解決する必要がある。また、これまでに耐久性のあるペロブスカイト系太陽電池では、500℃程度の高温プロセスを必要とする場合が多く、タンデム構造の構築においては支障のある場合があった。
本研究では、新規インターフェース材料の開発と低温プロセスによるペロブスカイト結晶化の新規手法により、高い耐久性を示すペロブスカイト太陽電池の開発に成功した。これまでに塩素を添加する相互拡散法（Cl-mediated interdiffusion method)、及び塩化メチルアンモニウム(MACl)雰囲気中で成膜する手法により、1000時間以上の連続発電が可能な耐久性を示す素子を作製できた。また、暗状態の耐熱試験（85℃1000時間）においても、初期値の90％超の効率を維持する事が判明した。
さらに、NiO層を用いた新規インターフェース材料の開発により、4000時間超の連続発電耐久性を示す素子を得られた。今後はさらに成膜プロセスの最適化を進めて耐久性を高め、試験的に実際のSi太陽電池とのタンデム素子を作製して性能を検証する。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初の目的である低温プロセスにより、4000時間超の連続発電耐久性を実現した。
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| Strategy for Future Research Activity |
ペロブスカイト太陽電池の劣化メカニズム解析を推進し、より高温での加速試験の実施と１万時間超の実用的な連続発電耐久性の実現を目指す。
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| Causes of Carryover |
（理由）
想定以上の成果が得られてその特許の準備や実タンデムデバイスへの応用などを優先し、予定していた学会発表（旅費）等を見送った事が大きい。
（使用計画）
得られた成果を実デバイスのタンデム太陽電池へ応用し、成果を学会にて積極的に公開する。
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