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太陽光発電材料グループ

人類が直面している地球温暖化や環境問題を解決するため、環境負荷の少ない太陽電池が注目を集めています。しかしながら、太陽電池を地球全体に普及させるには、画期的な変換効率の向上とコストの低減が必要であると同時に、大量の発電を可能とする材料資源の開発も極めて重要です。 当グループでは低コスト・高効率の次世代太陽電池の研究を行っています。効率の向上のみを追いかけるのではなくサイエンスとしての知見を加え次世代太陽電池のメカニズムの解明と材料・デバイスを中心とした研究に取り組んでいます。

専門分野・研究対象

現在の研究テーマ
ペロブスカイト太陽電池
Ⅲ‐Ⅴ族半導体をベースとする次世代太陽電池
量子ドット太陽電池

ペロブスカイト太陽電池

有機鉛ペロブスカイトは低コストと溶液プロセスでできる光吸収材料として太陽電池への応用が進められています。このペロブスカイト材料を用いた太陽電池は高吸収係数と高電荷輸送特性を持ち、優れた発電特性を有しています。具体的な素子構造は複数あり、色素増感太陽電池をベースとするメゾポーラス構造、有機太陽電池型をベースとする平面構造などです。このペロブスカイト太陽電池を対象に、我々は下記の研究に取り組んでいます。
(1)         効率や再現性向上のための薄膜のモフォロジー制御
(2)         耐久性と性能向上を目指した新規材料の開発
(3)         高効率を追求するデバイスエンジニアリング
(4)         発電メカニズムの詳細な理解


最新ニュース

ペロブスカイト太陽電池のエネルギー変換効率における新記録

ペロブスカイト太陽電池における変換効率の新しいベンチマークを達成しました。 新規材料開発とデバイス構造の最適化によって、1cm2以上のセルサイズの素子において、新記録となる15.57%の効率がAIST (日本) による計測で確認されました。

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薄膜のモフォロジー制御

メソポーラス型ペロブスカイト太陽電池の高性能化のために、薄膜モフォロジー制御とデバイスエンジニアリングに取り組みました。16.7%に達する効率を達成するとともに、再現性の太陽電池の作製を進めました。

「最適化されたメゾポーラス型ペロブスカイト太陽電池の電流密度—電圧 (J-V) 曲線 (左) と構造模式図 (右)」の画像

最適化されたメゾポーラス型ペロブスカイト太陽電池の電流密度—電圧 (J-V) 曲線 (左) と構造模式図 (右)




新材料の開発

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湿度耐久性の改善のため、ドーパントを用いない正孔輸送材料 (HTM) の開発に取り組みました。HTMとしてTTF-1を使うことで、Spiro-OMeTADを使う標準型のセルと同等レベルの高効率と高安定性を実現しました。


界面エンジニアリング

NiO-Al2O3からなるハイブリッド型の界面層の導入によって平面型ペロブスカイト太陽電池の高性能化に取り組みました。薄いポーラス状のAl2O3層の導入によって、素子の並列抵抗の改善と電荷再結合の低減を達成しました。

「NiO-Al2O3ハイブリッド型界面層を持つ平面型ペロブスカイト太陽電池の模式図 (左)  そのエネルギーバンド図 (中央) . Al2O3層の有無によるJ-V曲線の比較 (右)」の画像

NiO-Al2O3ハイブリッド型界面層を持つ平面型ペロブスカイト太陽電池の模式図 (左)  そのエネルギーバンド図 (中央) . Al2O3層の有無によるJ-V曲線の比較 (右)




グループリーダー

(のだ たけし)

野田 武司

(のだ たけし)


お問い合わせ先

〒305-0047 茨城県つくば市千現1-2-1
国立研究開発法人物質・材料研究機構
〒305-0047 茨城県つくば市千現1-2-1
TEL.029-859-2000 (代表)
FAX.029-859-2029