#03 東京都市大と産総研、ペロブスカイト/CIGSタンデム太陽電池で世界最高の変換効率25.14%を達成

ペロブスカイトニュース 日本

概要

東京都市大学と産業技術総合研究所（AIST）は、ペロブスカイトとCIGS（銅インジウムガリウムセレン）を組み合わせたタンデム太陽電池で、25.14%という世界最高の変換効率を達成しました。この成果は、単一接合太陽電池の理論限界を超える多接合技術の進展を示すものです。ペロブスカイトが持つバンドギャップ調整の柔軟性とCIGSの高い効率・安定性を融合することで、次世代高効率太陽電池の実用化に向けた重要な一歩となります。様々な用途への応用が期待され、太陽光発電のさらなる発展に寄与する見込みです。

詳細

背景

太陽光発電のさらなる普及には、既存の単一接合型太陽電池の理論的な変換効率限界（ショックレー・クワイザー限界）を超越する技術が求められています。タンデム型太陽電池は、異なるバンドギャップを持つ複数の太陽電池を積層することで、太陽光スペクトルをより効率的に利用し、高効率化を図るアプローチとして注目されています。特に、ペロブスカイト太陽電池は、その優れた光吸収特性とバンドギャップ調整の容易さから、タンデム構造の上部セル材料として理想的とされています。一方、CIGS（銅インジウムガリウムセレン）太陽電池は、薄膜系ながら高い変換効率と優れた安定性を持つことで知られており、ペロブスカイトとの組み合わせが期待されていました。

主要内容

東京都市大学と産業技術総合研究所（AIST）の共同研究チームは、ペロブスカイト太陽電池とCIGS太陽電池を組み合わせた新しいタンデム型太陽電池を開発し、その光電変換効率において25.14%という世界最高値を達成したと発表しました。この記録的な効率は、高バンドギャップのペロブスカイト層が短波長の光を効率的に吸収し、残りの長波長の光をCIGS下部セルが吸収するという、両材料のスペクトル応答特性を最大限に活かす設計によって実現されました。研究チームは、ペロブスカイト層とCIGS層間の界面における電荷再結合損失を最小限に抑えるための革新的な界面設計と、各層の材料組成および膜厚の精密な最適化を行いました。これにより、両セル間の電流整合性が大幅に改善され、タンデム構造全体の性能が飛躍的に向上しました。

影響と展望

今回のペロブスカイト/CIGSタンデム太陽電池における25.14%という世界最高効率の達成は、次世代太陽電池技術の進化における重要なマイルストーンとなります。この技術は、従来のシリコン系太陽電池が抱える効率の限界を突破し、より少ない設置面積でより多くの電力を供給できる可能性を示しています。特に、ペロブスカイトの柔軟性とCIGSの耐久性を兼ね備えることで、建材一体型太陽電池（BIPV）や軽量フレキシブルデバイス、さらには宇宙用途など、広範な応用分野での実用化が期待されます。今後、研究チームは、この高効率技術の大面積化や、長期信頼性の評価を進めることで、商業化に向けたステップを着実に踏み出す計画です。この成果は、日本の太陽電池研究開発が世界の最先端を走ることを改めて示すとともに、再生可能エネルギー普及に大きく貢献する道を開くものです。