主要成果
サレー大学の研究チームは、環境負荷が低く毒性の少ない新しい溶媒組成を用いることで、高効率なペロブスカイト太陽電池ミニモジュールの製造に成功しました。開発されたフレキシブルパネルは、活性面積11.5平方センチメートルにおいて18.2%以上のエネルギー変換効率を記録し、連続照射下でも極めて高い安定性を維持しています。
技術・詳細
本手法の核心は、従来の有害な工業用化学物質を排除し、バイオ由来の成分で構成された「低毒性（SRT: Significantly Reduced-Toxicity）」インクシステムを構築した点にあります。具体的には、エタノールと、農業・林業廃棄物から得られる環境に優しい溶媒である2-メチルテトラヒドロフランを組み合わせた速乾性組成を採用しました。
この新組成の導入により、以下の技術的メリットが得られています。
- 工程の簡略化：アンチソルベント（反溶媒）処理工程が不要となり、製造時のエネルギー消費と原材料の浪費を削減できる。
- 製造コストの低減：室温でのコーティングとガスジェットによる急速乾燥が可能となり、溶媒ハンドリングや廃棄物処理、安全インフラへの投資を抑制できる。
- 構造の最適化：バーコーティングによる自己組織化単分子膜を正孔輸送層として用いる「逆構造（inverted architecture）」を採用し、追加の中間層を削減した。
また、工業的なモジュールパターニングを実現するため、レーザーベースのP1からP4までのスクライビングプロセスを用いて個々のセルをモノリシックに連結させています。このプロセスは、ガスブローバーコーティングだけでなく、工場で標準的に使用されるスロットダイコーティング機でも動作することが確認されています。
背景・業界の文脈
軽量で柔軟なペロブスカイト太陽電池は、長らくシリコン製パネルに代わる次世代技術として期待されてきました。しかし、量産化への最大の障壁となっていたのが製造工程における有害物質の使用です。通常、印刷可能なペロブスカイトインクの作成には、ジメチルホルムアミドやアセトニトリルなどの毒性溶媒が大量に必要となります。
環境および労働安全上の負荷は極めて大きく、ギガワット規模の製造ライン1本あたりで、90,000リットルを超える毒性溶媒が消費されるという実態がありました。今回の研究は、この「化学的な障壁」を取り除くことで、商業的なポテンシャルを解き放つことを目的としています。
今後の展望
本技術は、新聞印刷のような連続印刷技術（ロール・トゥ・ロール方式）と互換性があるため、将来的に高スループットな工場ラインへの統合が可能です。これにより、クリーンエネルギーの普及と製造工程の脱炭素化を同時に達成できるとしています。
実用化が進めば、携帯型家電や建材一体型ウィンドウ、さらには宇宙空間に展開する超軽量太陽電池アレイなど、幅広い分野への応用が期待されます。本研究の成果は、学術誌『Nano Energy』に掲載されました。
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