主要成果
プリンストン大学（Princeton Engineering）を中心とする研究チームが、ペロブスカイト太陽電池の製造過程で特定の化学物質を添加することにより、結晶構造内の原子レベルの欠陥を大幅に削減することに成功しました。この成果により、電子が太陽光を吸収した後に余剰エネルギーを保持できる時間が、未処理のペロブスカイトと比較して10倍に延長されました。プリンストン大学のDane deQuilettes助教授によれば、この技術を適用することで、現在最も最先端のペロブスカイト太陽電池であっても、発電量をさらに1%向上させられる可能性があるとしています。
技術・詳細
ペロブスカイトは複雑な結晶構造を持つ半導体であり、太陽エネルギーを効率的に電気に変換できる特性を持っています。研究チームは、製造プロセスの初期段階で「臭化亜鉛（zinc bromide）」と「塩化メチルアンモニウム（methyl ammonium chloride）」の混合物を添加することで、微視的な欠陥を軽減させる手法を見出しました。この2つの化学物質を組み合わせることで、塩を氷に加えたときのように融点が下がる性質（共晶）を利用しており、これにより結晶構造の欠陥が少ないペロブスカイトが生成されます。
deQuilettes助教授の研究室で分析したところ、この手法で作成されたサンプルでは、電子が余剰エネルギーを最大300マイクロ秒間保持することが確認されました。これは他の多くの半導体と比較して約10万倍という極めて長い保持時間です。電子がエネルギーを長く保持できるほど、太陽電池から生成できる電力は増加します。
背景・業界の文脈
現在、太陽電池の主流は耐久性の高いシリコン製ですが、ペロブスカイトはより低コストで持続可能な製造が可能です。液体状態で準備できるため、新聞のインクのようにシート状にプリントして製造できる点も大きな利点です。近年では、シリコン太陽電池の上に薄いペロブスカイト層を重ねた「タンデム太陽電池」の開発が進んでおり、単一素材のセルよりも約40%高い電力を生成できることが知られています。しかし、プリントや積層のプロセスで原子レベルの欠陥が生じやすく、それが電子のエネルギー保持能力を低下させることが大きな課題となっていました。
今後の展望
欠陥の少ないペロブスカイト層を実現することで、標準的なシリコン太陽電池を補強する効率的な層として活用でき、AIやデータセンターなどのインフラ拡大に伴う電力需要の増大に対する新たな解決策となることが期待されています。また、電子が極めて長時間エネルギーを保持できるという特性は、太陽電池以外の半導体デバイスへの応用可能性も広げます。本研究の結果は、Science誌に「Volatile eutectics to tailor crystallization for perovskite optoelectronics」という題名で10月8日に掲載されました。
元記事: https://engineering.princeton.edu/news/2026/10/13/building-better-solar-tech-crystal-time
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
