主要成果
研究チームは、ホルムアミジニウムヨウ化物（FAI）共晶体を利用した革新的な熱蒸着法を開発し、ペロブスカイト-シリコンタンデム太陽電池において、1 cm²のセルで31.5%の定常状態光電変換効率（PCE）、そして200 cm²のウェハーという大面積でも30.0%のPCEを達成しました。この技術は、熱蒸着中にFAIが分解するという長年の課題を解決し、大規模生産における高い均一性と精密な組成制御を可能にすることで、高効率タンデム太陽電池の商業的な量産化を大きく加速させる潜在力を持っています。
技術・臨床詳細
熱蒸着法は、溶液処理法に比べて薄膜の均一性や欠陥密度の低減に優れ、大面積化に適した製造技術として期待されています。しかし、ペロブスカイト材料、特にホルムアミジニウム系の有機塩は、加熱時に分解しやすいため、高効率なペロブスカイト膜を熱蒸着で形成することは困難でした。本研究では、FAIと特定の添加物を組み合わせることで、低融点の共晶体を形成し、熱分解を抑制しながら安定的に蒸着できる新しい前駆体材料を開発しました。これにより、精密な膜厚制御と均一な結晶成長が可能となり、高品質なペロブスカイト層を大規模面積にわたって形成できるようになりました。結果として、1cm²のセルで31.5%という高効率を達成し、さらに200cm²という実用的なサイズのウェハーでも30%という高い効率を維持できたことは、この製造アプローチの商業的価値を裏付けるものです。
背景・業界文脈
ペロブスカイト-シリコンタンデム太陽電池は、単一接合シリコン太陽電池の理論効率限界（約29%）を超える高効率を実現するための最も有望な技術とされています。しかし、その商業化には、高効率、長期安定性、そして低コストでの大規模製造という三つの課題を同時に解決する必要があります。溶液処理法は安価ですが、大面積での均一性や欠陥制御に課題があります。一方、熱蒸着法は均一性に優れるものの、ペロブスカイト材料の熱分解が障壁でした。今回のホルムアミジニウム共晶体を用いた熱蒸着技術は、この製造上のジレンマを解決し、ペロブスカイトタンデム技術の産業化を加速させる画期的な進歩です。
今後の展望
この新しい熱蒸着技術は、高効率ペロブスカイト-シリコンタンデム太陽電池の大規模製造において重要な役割を果たすでしょう。200cm²規模での30%効率達成は、産業界が求めるモジュール製造への直接的な道を開きます。今後は、この技術のさらなるコスト最適化、長期耐久性試験、そして最終的なモジュール製品化への移行が焦点となります。この進歩は、太陽光発電のコストパフォーマンスを飛躍的に向上させ、再生可能エネルギーへの世界的移行を加速させる上で不可欠な要素となることが期待されます。
元記事: https://www.sciencedaily.com/releases/2026/08/260805123456.htm
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