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» 2018年06月20日 07時00分 公開

太陽光:世界最大のフィルム型ペロブスカイト太陽電池、東芝らが開発

東芝がNEDOプロジェクトで、大型のフィルム型ペロブスカイト太陽電池を開発し、モジュール面積703cm、変換効率11.7%を達成。柔軟で軽量な同太陽電池の実用化に前進した。

[長町基,スマートジャパン]
開発したフィルム型ペロブスカイト太陽電池。外形寸法は24.15×29.10cm 出典:東芝

 東芝は新エネルギー・産業技術総合開発機構(NEDO)の事業で、モジュール面積703cm2(平方センチメートル)、エネルギー変換効率11.7%のフィルム型ペロブスカイト太陽電池モジュールを開発したと発表した。現時点で世界最大のフィルム型ペロブスカイト太陽電池になるという。

 現在、主流となっている結晶シリコン太陽電池は、重量および形状の面から設置場所が限られている。フィルム型ペロブスカイト太陽電池は、フレキシブルで軽量などの特徴を持っており、従来は設置できなかった耐荷重性の低い建築物への設置や、ZEB(ネット・ゼロ・エネルギービル)やZEH(ネット・ゼロ・エネルギーハウス)の実現にもつながる壁への設置など、多様な設置形態が可能となる。加えて、安価な材料で、しかも塗布・印刷によって形成でき低コストで製造可能なため、次世代太陽電池として注目されている。

 一方で、小面積セル(0.09cm2)ではエネルギー変換効率22.7%と結晶シリコン太陽電池セルに迫る高効率が実証されているものの、より大きなセル面積では均一な膜形成が難しく、大きく特性が低下する傾向にある。また、フィルム上への成膜も難しいため、15×15cm(センチメートル)を超えるサイズのモジュールは実現していなかった。

 このような中、東芝は、メニスカス(界面張力によって隙間の液体の表面がつくる曲面)を利用した「メニスカス塗布技術」に加えて、新たな製造プロセスの開発などにより、従来両立の困難であった大面積化と高効率化を実現した。具体的には、大面積向けの塗布プロセスの開発を行い、インク組成を工夫することで、基板上でのヨウ化鉛とヨウ化メチルアンモニウムの反応を制御した。

 さらに、塗布する際のプロセス制御とペロブスカイト結晶成長条件の適正化を行うことで、大面積での面内膜厚均一性、結晶膜質の均質性を高めることに成功した。その結果、実用モジュール(900cm2)に近い703cm2でも変換効率11.7%が得られ、実用化に一歩近づいたとしている。

 今後は実用モジュールサイズでの実現を目指し、さらなるぎ技術開発と大面積化を進める。さらに、ペロブスカイト層の材料改良などにより、結晶シリコン太陽電池並みの高効率実現に取り組む方針だ。

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