完全無機の電子·正孔輸送材料を使用したペロブスカイト太陽電池－最近の展開

摘要

2012年に現れた固体型の印刷プロセスによるCH_3NH_3PbI_3ペロブスカイト太陽電池の変換効率は20%を超え，あとの実用化へのステップとしては耐久信頼性の問題を残すのみとなった．一般的なペロブスカイト太陽電池の構造は，＜glass／FTO／TiO_2／CH_3NH_3PbI_3ペロブスカイト／有機ホール輸送層／金背面電極＞である．耐久性を下げるポイントの一つとしては，有機ホール輸送層とそれに使用するドーピング剤によるペロブスカイト層の劣化が挙げられる．また最近では，背面の金電極がCH_3NH_3PbI_3ペロブスカイトのヨウ素と反応して劣化することが挙げられている．金がヨウ素と反応して溶け出してしまうことは以前から知られており，金背面電極とCH_3NH_3PbI_3ペロブスカイトは最高効率が20%を超えていても，耐久信頼性の観点からは使用に望ましくない組み合わせといえる．そこで，背面電極には腐食に強いカーボンを使用することが考えられる．筆者のグループでは，完全に無機のキャリア輸送材料のみを使用した＜glass／FTO／TiO_2／CH_3NH_3PbI_3ペロブスカイト＋ZrO_2／carbon＞の太陽電池を作製し，100°Cの高温状態で1500時間以上の熱耐久性を確認し，完全無機キャリア抽出材料とCH_3NH_3PbI_3ペロブスカイトの組み合わせは実用性のある耐久性があることを示した．