東京農工大学ら、鉛を使用しない安全なペロブスカイト太陽電池を開発

東京農工大学大学院工学研究院の嘉治寿彦准教授、近畿大学理工学部の田中仙君講師らの研究グループは、グアニジンヨウ化水素酸塩とヨウ化スズを用いた新たな非鉛ペロブスカイト太陽電池の作製に成功したことを発表した。

ペロブスカイト太陽電池は、現在主流のシリコン太陽電池にせまる高い太陽光エネルギーの変換効率と、安価というメリットによって、次世代の太陽電池として注目されている。

しかし、主原料として、人体に有害なヨウ化鉛や、有機物の中でも熱分解しやすいメチルアミンヨウ化水素酸塩などを用いていることが、実用化への課題となっており、近年、それらの代替原料が研究開発されてきた。

今回の研究では、メチルアミンヨウ化水素酸塩の代わりにグアニジンヨウ化水素酸塩を用いたところ、ヨウ化鉛とは反応しないが、代替材料として通常用いられるヨウ化スズとは反応し、この反応でできた薄膜が、可視光吸収やX線回折、および太陽電池動作することが確認された。

さらに、研究成果として、使用したグアニジンヨウ化水素酸塩は、メチルアミンヨウ化水素酸塩やホルムアミジンヨウ素酸塩では頻繁に起きる問題がなく、真空蒸着できるほど熱的に安定なことも判明した。これにより、簡単なヒーター加熱による真空蒸着法を用いても安定してペロブスカイト太陽電池を作製できる。

また、共蒸発分子誘起結晶化法を用いてヨウ化スズを真空蒸着し、無機材料薄膜の成長制御に初めて成功した。これにより、短絡電流密度の向上も実現している。

今回の研究で作製したグアニジンヨウ化水素酸塩とヨウ化スズを反応させて用いた太陽電池は、現在のところ効率が非常に低いものとなっている。しかし、今回の研究成果が、今後、人体に有害な鉛を用いない、安全なペロブスカイト太陽電池の研究開発の促進に役立つことが期待される。

（画像はプレスリリースより）




東京農工大学
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