「ペロブスカイト太陽電池」のミクロな挙動を実験で解明―遅れている基礎的な物性の研究促進に道拓く：筑波大学/九州工業大学
(2017年3月22日発表)
筑波大学と九州工業大学は3月22日、共同で次世代太陽電池として注目されている「ペロブスカイト太陽電池」のミクロな挙動を実験的に解明したと発表した。電池への正孔輸送材料ドーピング（添加）による効率向上の微視的な機構を解明することに成功したもので、ペロブスカイト太陽電池の更なる効率向上に役立つことが期待される。
ペロブスカイトは、チタン酸カルシウムの鉱物名。これを使った太陽電池は、フィルムのような柔らかい基板の上に塗布によって作れるため、折り曲げできるフレキシブルな低コスト電池が実現できると見られ、自動車の車体に貼るといった夢のようなことも考えられているといわれる。
しかし、これまでの研究は、発電効率向上に偏り、高い変換効率をもたらす鍵となる基礎的な物性の解明は十分に進んでいなかった。
ペロブスカイト太陽電池には、電流の流れを促進するための正孔輸送材料と、伝導性を向上させて電池の効率をアップする添加物が用いられている。現在、その正孔輸送材料としては、「spiro-OMeTAD」と呼ばれるアモルファス材料が、また効率アップの添加物としてはリチウム塩が主に使われている。
研究グループは、この両物質に着目し、電子スピン共鳴（ESA）という分光法を使って材料内の正孔の形成と移動の状態を検出することを行った。その結果、リチウム塩によりspiro-OMeTAD内に正孔がドーピングされ、それにより他の正孔が自由に移動できるようになって電流を運ぶ能力が向上するというメカニズムが分かった。
今後、様々な素子構成材料やペロブスカイト太陽電池そのものにESR分光を適用することでまだ分かっていない微視的な機構の解明が進み、ペロブスカイト太陽電池の更なる効率向上やより良い材料の開発が図られるものと研究陣は見ている。
