ペロブスカイト材料を用いる光電変換素子のエネルギー変換効率は、単結晶Si太陽電池と同等の25%以上、Siとのタンデムセルでは30%に達している。溶液塗布 (印刷法) を使った低コスト生産ができるほか、軽量でフレキシブルな素子の製作にも適するため、太陽光発電用としてのみならず屋内IoT機器用の光発電素子への応用も注目され、屋内照明に対する効率は34%と極めて高い。半導体としてのペロブスカイトの優れた光物性は発光素子 (LED) 、光センシング素子、X線検出素子なども含めて産業の応用が広がりつつある。
本講演では、ペロブスカイト材料の持つ光物性を解説しながら、高効率化の方法と実用化の課題である耐久性を高める技術を含め、ペロブスカイトを用いる光エレクトロニクス素子の開発を紹介する。
- ペロブスカイト光発電素子の原理と特徴
- 有機無機ペロブスカイト結晶とその薄膜材料の光物性
- セル構造と発電の基本原理
- ペロブスカイト結晶層の製膜方法
- 溶液塗布による薄膜形成法
- 結晶層を緻密・平坦化、欠陥を減らす製膜法
- 光電変換素子 (太陽電池) の高電圧・高効率化
- 高効率化につなげるための結晶膜の構造
- 高い電圧の取り出しが可能な材料作製
- 粒子の界面 (grain boundary) がもたらす不効率化の抑制
- 屋内IoTへの応用に向けた軽量フレキシブル素子の開発
- TiO2電子輸送層の低温製膜法
- 軽量プラスチック素子の作製
- ペロブスカイト材料の耐久性の改善
- 耐熱性向上のためのオール無機ペロブスカイト組成
- 塗布型の正孔輸送材料の改良
- 環境安定性の確保に向けた対策
- 鉛を用いないペロブスカイトの合成と高効率化
- 鉛ペロブスカイトの環境インパクトに関して
- 産業における事業化ならびに特許出願の現状
- 今後の課題と市場規模の可能性
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