ペロブスカイト太陽電池を高性能化する添加剤 発電効率と耐久性を改善：太陽光

[スマートジャパン]

　産業技術総合研究所とIST Solutionsは2026年2月2日、正孔輸送材料の原料溶液に添加することで、ペロブスカイト太陽電池を高効率化かつ高耐久化する材料「OA-TFSI」を開発したと発表した。東京化成工業が同年2月6日から販売を開始している。

　ペロブスカイト太陽電池は、軽量かつ柔軟に製造可能という特徴を持ち、ビルの壁面や耐荷重の小さい屋根、あるいは車体などの曲面といった、さまざまな場所に設置できる次世代太陽電池として注目を集めている。

　一方でペロブスカイト太陽電池の普及には、高い光電変換効率と優れた耐久性との両立が課題となっている。特に、光を吸収して電荷（正孔と電子）を生成するペロブスカイト層は、食塩（NaCl）などと同様にイオンからなる結晶（イオン結晶）であり、水分や湿気により劣化するという問題がある。また、ペロブスカイト層を正孔輸送層と電子輸送層で挟み込んだ積層構造になっているため、ペロブスカイト層以外の構成層の開発も重要になる。

　こうした課題に対して注目されているのが、正孔輸送材料に添加剤を加えるという手法だ。正孔輸送層の構成材料である正孔輸送材料は、単体ではほとんど機能しないが、添加剤を導入することでペロブスカイト層から正孔を効率良く取り出せるようになり、太陽電池として機能させることができる。しかし、従来の添加剤では、時間経過すると添加剤がペロブスカイト層を劣化させて耐久性が低下するという問題があり、劣化を引き起こさない添加剤の開発が求められていた。

「OA-TFSI」による水分ブロックのスキーム　出典：産総研

　今回開発した「OA-TFSI」は、イオン液体とも呼ばれる材料で、正孔輸送材料溶液に添加することでペロブスカイト太陽電池の高効率化と高耐久化を実現できるという。TFSIと呼ばれる陰イオンが正孔輸送材料と反応し、正孔輸送層の機能を高めることで正孔を取り出しやすくする仕組みで、さらに、陽イオンのOAがペロブスカイト材料と反応して、ペロブスカイト層表面が水をはじくようになる。これらのOA-TFSI添加剤の効果により、ペロブスカイト太陽電池の変換効率を向上させ、かつ耐湿性を改善する。

「OA-TFSI」の分子構造　出典：産総研

　このOA-TFSIは東京化成工業が製品化し販売開始した。この製品化を通じて、これまで試薬として購入できなかったOA-TFSIを普及させることで、ペロブスカイト太陽電池の社会実装への貢献が期待できるとしている。

　なお、この研究開発は、国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構（NEDO）の委託事業「グリーンイノベーション基金事業／次世代型太陽電池の開発／次世代型太陽電池基盤技術開発事業／次世代型ペロブスカイト太陽電池の実用化に資する共通基盤技術開発」（2021〜2025年度）による支援を受けて実施した。