太陽電池研究における最重要課題は、化石燃料からの自立を目指した太陽電池の効率向上です。ポツダム大学の物理学者フェリックス・ラング博士率いる研究チームは、北京の中国科学院のレイ・メン教授とヨンファン・リー教授と共同で、ペロブスカイトと有機吸収体を融合させ、記録的な効率レベルを達成したタンデム型太陽電池の開発に成功しました。これは科学誌ネイチャーに掲載された報告です。
このアプローチでは、短波長と長波長、具体的には青／緑と赤／赤外線のスペクトル領域を選択的に吸収する2つの材料を組み合わせることで、太陽光の利用を最適化します。従来、太陽電池において最も効果的な赤／赤外線吸収材料は、シリコンやCIGS（銅インジウムガリウムセレン化物）などの従来材料から得られてきました。しかし、これらの材料は通常、高温の処理を必要とするため、大きな二酸化炭素排出量が発生します。
ラング氏と彼の同僚は、ネイチャー誌に最近発表した論文で、2つの有望な太陽電池技術、すなわち低温処理が可能で炭素排出量が少ないペロブスカイト太陽電池と有機太陽電池を融合させました。この新たな組み合わせで25.7%という驚異的な効率を達成するのは、フェリックス・ラング氏が指摘するように困難な課題でした。ラング氏は「この画期的な進歩は、2つの重要な進歩を組み合わせることでのみ可能になりました」と説明しています。最初の画期的な成果は、メン氏とリー氏による、吸収能力を赤外線領域まで拡張した新しい赤色/赤外線吸収有機太陽電池の合成でした。ラング氏はさらに、「しかし、タンデム型太陽電池はペロブスカイト層に起因する制約に直面していました。ペロブスカイト層は、主に太陽光スペクトルの青色と緑色の部分を吸収するように設計すると、大幅な効率低下を招きます。これを克服するために、私たちはペロブスカイト上に新たなパッシベーション層を実装しました。これにより、材料欠陥が軽減され、セル全体の性能が向上します」と説明しています。
投稿日時: 2024年12月12日