主要成果
大連工業大学などの研究チームは、2段階の逐次堆積プロセスにおいて、初期段階のPbI2（ヨウ化鉛）薄膜の形態を制御することで、ペロブスカイト太陽電池の性能を大幅に向上させることに成功した。ラボスケール（マスク開口面積0.0618cm2）において、26.94%というチャンピオン変換効率（PCE）を達成し、認定効率でも26.66%というn-i-p構造のペロブスカイトデバイスとして非常に高い数値を記録した。また、実用化に向けたスケールアップの検証として、開口面積21.54cm2のマイクロモジュールを製造し、24.60%（認定値24.02%）のPCEを達成した。
技術・詳細
本研究では、溶液ベースの誘導を用いて、PbI2のクラスターをPbI2ナノワイヤへと変換させる手法を導入した。このナノワイヤが、その後のペロブスカイト形成における「足場（スキャフォールド）」として機能し、薄膜の形態を制御可能にする。この構造的な制御がどのように作用しているかは、以下の分析によって裏付けられている。
- GISAXS（in-situ grazing-incidence small-angle X-ray scattering）： PbI2薄膜において面内の低角回折が検出され、周期的に配置された秩序構造の形成が確認された。
- GIWAXS（in-situ grazing-incidence wide-angle X-ray scattering）： PbI2ナノワイヤがイオン交換プロセスを促進し、ペロブスカイト薄膜の均一性と配向性が著しく向上することが確認された。
背景・業界の文脈
2段階の逐次堆積プロセスにおいて、最初に形成されるPbI2薄膜の形態は、最終的なペロブスカイト薄膜の均一性と結晶性を決定づける極めて重要な要因となる。一般的に、ラボスケールの小面積デバイスで高い効率を達成できても、面積を拡大したモジュールでは性能が著しく低下することが課題となっていた。本研究では、ナノワイヤによる構造制御というアプローチを用いることで、小面積からマイクロモジュールまで高い性能を維持できることを実証した。
今後の展望
本成果は、PbI2の形態制御がペロブスカイト太陽電池の高性能化および大面積化における有効な手段であることを示している。特に、認定効率において高い数値を維持したままモジュール化を実現した点は、次世代太陽電池の実用化に向けた重要なステップとなる。今後は、この均一な結晶成長制御技術をさらに大規模なモジュールへ適用し、商用レベルでの効率維持が可能かどうかが焦点となる。
元記事: https://www.nature.com/articles/s41467-026-79173-6
毎週の技術動向レポートを無料でお届け
各分野の分析レポートを読む価値があるかどうか一目で判断できるインフォグラフィックをメールで受け取れます。
📢 メールマガジンに無料登録（週刊・技術動向レポート）
ご登録いただくと、Troy-Technical から週刊で技術動向レポート（メールマガジン）をお届けします。
- 取得したメールアドレス・選択分野は配信目的にのみ使用します。
- 第三者へ提供することはありません。
- 配信はいつでも解除できます（各メール下部のリンクから）。
詳しくはプライバシーポリシーをご覧ください。
登録は1分・いつでも解除できます
