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東芝、ポリマー型ペロブスカイト太陽電池の大型モジュールで世界最高のPCE15.1%を達成

"当社は、次世代太陽電池であるペロブスカイト太陽電池の開発において、ペロブスカイト層への新しい塗布方法を開発し、当社の703cm平方メートルのモジュールで電力変換効率(PCE)を15.1%に高め、高分子フィルムを用いた大型ペロブスカイト太陽電池としては最高となることを確認しました。また、ペロブスカイト層の革新的な塗布方法により、製造期間とコストを大幅に削減し、太陽光発電の低コスト化に貢献します。"


"カーボンニュートラルの達成に成功するには、太陽光発電の利用が大幅に拡大し、太陽光発電モジュールの設置可能な場所が大幅に拡大することが必要です。現在、最も普及している太陽電池は、結晶シリコン系で重いため、設置場所に制限があります。高分子フィルムを用いたペロブスカイト太陽電池は、薄くて軽く、フレキシブルであるため、耐荷重の低い屋根やオフィスの窓など、シリコン太陽電池の使用が困難な場所にも設置できる、魅力的な次世代太陽電池である。近年のペロブスカイト太陽電池のPCE向上により、シリコン太陽電池に匹敵するレベルにまで達しています。"


"東芝の今回のブレークスルーは、新しいペロブスカイト層塗布法の開発です。従来は、基板上にPbI2(ヨウ化鉛)インクを塗布した後、MAI(ヨウ化メチルアンモニウム、CH3NH3I)インクを塗布して反応を起こし、MAPbI3層を形成する2ステップの塗布方法を開発した。しかし、この多段法は塗布速度が遅く、ペロブスカイト層に未反応部分が残ることが多かった(図1、左)。 また、MAPbI3インクを直接塗布する1ステップの方法もあるが、MAPbI3の結晶化を制御し、大面積で均一なペロブスカイト層を得ることは容易ではない(図1、右)。これらの問題を解決する新たな塗布方法が求められていました。"



「東芝では、インク、フィルム乾燥工程、製造装置の改良により、703cm^2の大面積に均一なペロブスカイト層を形成するワンステップメニスカス塗布法を開発しました。 これらの工夫により、ペロブスカイト層の成膜工程を半減し、成膜速度を5×5cm^2モジュールで毎分6mと、量産に必要な速度に引き上げました(図2、左)。"


"東芝が既報の703cm^2ポリマーフィルム系ペロブスカイト太陽電池モジュールに適用し、ワンステップメニスカス塗布法により、ポリマーフィルム系大面積ペロブスカイト太陽電池モジュールとしては世界最高となるPCE15.1%を達成しました。(図2右)。この高いPCEと製造プロセスの迅速化・簡略化により、高効率で低コストのポリマーフィルム型ペロブスカイト太陽電池モジュールの実用化に向けて大きく前進しました。"



"フィルム型ペロブスカイト太陽電池モジュール "を製造する東芝の印刷技術は、ポリエチレンテレフタレートなどの樹脂フィルムで基板を形成するものです。セル構造には150度以下の温度で製造できる平面反転構造を採用している。有機薄膜太陽電池の研究で培ったメニスカス印刷技術を活用し、ヨウ化メチルアンモニウム鉛の薄膜を均一に形成することに成功した。これにより、セル同士のばらつきの度合いを低くして、パネルの効率を向上させたという。"


"フレキシブルで軽量なパネルは、耐荷重の低い屋根やオフィスの窓など、従来の結晶シリコンモジュールの設置が困難な場所に適していると東芝は示しています。 "東芝は、この新しいペロブスカイト型太陽電池モジュールを、東京都の全建物の屋根面積にほぼ等しい164.9km^2の屋根に設置した場合、東京の家庭の年間消費電力の3分の2に相当する電力を発電すると試算しています。"とメーカーはさらに説明しています。



「今後、ペロブスカイト太陽電池の研究を進め、PCEを20%以上向上させるとともに、実用化に必要な900cm2まで有効面積を拡大させることを目指します。これらの目標を達成することで、ペロブスカイト太陽電池の製造コストを$15/W(約$0.14/W)まで削減できると試算しています。


"今回開発した塗布技術とそれを適用したペロブスカイト太陽電池は、新エネルギー・産業技術総合開発機構(NEDO)のプロジェクト「太陽光発電の主力電源化推進技術開発」の研究成果である。"

詳しくは以下をご覧ください。


[This is automatically translated from English]

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