钙钛矿太阳能电池转换效率有望与结晶硅型相当

日本科学技术振兴机构（JST）与京都大学12月8日宣布，发现了可改善名为“钙钛矿太阳能电池”的高效率太阳能电池的不稳定性，将电压提高至理论极限的设计指针。
　　
　　由下而上依次为FTO透明电极层（负极）、TiO2致密层（电子输送层）、钙钛矿层（发电层）、spiro-OmetaD层（空穴输送层）、金电极层（正极）（出处：JST）
　　
　　钙钛矿太阳能电池可通过印刷作为材料的溶液来轻松制作，作为能大幅降低制造成本的太阳能电池备受期待。似已有了20％以上的转换效率报告，作为新一代太阳能电池吸引着人们的目光。

开发的钙钛矿太阳能电池的截面图

　　不同粒径（膜厚）的钙钛矿太阳能电池的电流-电压曲线（出处：JST）

　　
　　但因测量条件的不同，表示太阳能电池性能的电流-电压曲线（I-V曲线）会发生变化，所以无法定量解明发电特性与元件结构的关系。
　　
　　此次，在JST的“战略性创造研究推进事业”中，京都大学的研发小组制作了发电特性不易变化的钙钛矿太阳能电池，查明了电流和电压的损耗机制。据称，以获得的设计指针为基础，有望实现能源转换效率逼近结晶硅型的钙钛矿太阳能电池。
　　
　　研发小组利用转换效率为19％以上的钙钛矿太阳能电池分析了发电机制发现，电流几乎没有发生转换损耗。电压则在捕获承载电流的电荷载体的区域（阱区）存在电压损耗。因此称，如果能将阱区的密度降至一定水平以下，则电流的发生效率几乎可达100％，电压也能提高至理论极限。
　　
　　研究中，制作了比较致密平滑的钙钛矿膜，实现了效率高、再现性良好的元件。另外，为了研究构成发电层的钙钛矿结晶的粒径对发电特性变化的影响，对负极采用TiO2致密膜，优化了元件构造。
　　
　　钙钛矿结晶的粒径越大，短路电流密度（JSC）、开路电压（VOC）和填充因子（FF）的值也越大，能源转换效率在粒径为最大的500nm时，达到了全球最高水平的19.4％。