钙钛矿太阳能电池：单元面积扩大和转换效率16％同时实现

日本物质材料研究机构（NIMS）11月2日宣布，在钙钛矿太阳能电池的开发上，在单元（发电元件）面积达1cm²以上，转换效率提高至约16％的同时，还通过了作为实用化基准的可靠性测试。

这是通过将电子和空穴（电洞）提取层采用的材料由有机物变更为无机物等方法实现的，是NIMS光伏发电材料部门部门长韩礼元等的研发小组的成果。已于10月30日在《科学》杂志在线版公开。

在钙钛矿太阳能电池的开发上，报告了具有高转换效率的研究成果大多单元面积小（约0.1cm²）、可靠性也比较低。因此，要想实现实用化，扩大单元面积和提高可靠性成为当务之急。

研究小组称，为了解决这些问题，将电子提取层和空穴提取层采用的有机材料变更为无机材料。利用无机材料制作的电子和空穴提取层的电阻较高，因此需要将层的厚度减薄至几nm（纳米）。但这样的薄层若面积扩大，称为针孔的缺陷会增多，因而转换效率会降低。于是，在空穴提取层和电子提取层分别添加了高浓度锂离子和铌离子，使导电性提高至10倍以上。这样，即使是大面积，也可以使用针孔较少的10～20nm的厚层了。

结果是在面积为1cm²以上的单元上，以高再现性实现了约16％的转换效率。并且，由于电子提取层和空穴提取层均采用无机材料，即使以实用化基准的光强（1sun）太阳光连续照射1000小时，转换效率的降低也可控制在10％以下，显示出了优异的可靠性。