単層カーボンナノチューブ電極を用いたペロブスカイト太陽電池

～名大で実証実験へ～

工学
2025.03.11

カーボンナノチューブ

ペロブスカイト太陽電池

マテリアルイノベーション研究所

化学システム工学専攻

実証実験

工学研究科

有機薄膜太陽電池

松尾 豊

名古屋大学大学院工学研究科および未来社会創造機構マテリアルイノベーション研究所の松尾 豊 教授、大島 久純 特任教授、上岡 直樹 助教らの研究グループは、株式会社デンソーと協力して、単層カーボンナノチューブ薄膜透明電極（CNT電極）を用いた100 cm²サイズのペロブスカイト太陽電池モジュール（CNT-PSCと呼ぶ）の作製に成功しました。ペロブスカイト太陽電池は、次世代太陽電池として注目され、グリーンエネルギー源として実用化が期待されています。CNT電極は化学的に安定であり、酸化や腐食に対し高い耐性をもち、ペロブスカイト太陽電池の最大の問題である耐久性を向上させます。また、CNT電極は高い電子伝導性をもち、薄膜でも効率的な電荷輸送を実現します。さらに、柔軟性に優れているため、フレキシブル基板や曲面へも適用できます。
従来の金属電極は酸化されるという問題があり、ペロブスカイト太陽電池の耐久性に懸念を与えることから代替が検討されています。また、透明ではなく、デザイン性に劣ります。これに対して、CNT電極は光透過性を備え、視覚的に目立たないので、両面からの受光が可能となり、意匠性が優れます。窓に貼ると屋外の光、屋内の光で発電できます。今回のCNT電極は正孔を捕集する電極として用いられており、温和な正孔ドープ材料として、2,2,2-トリフルオロエタノールを用いて性能と耐久性を向上させています。
本研究の成果は、CNT電極がペロブスカイト太陽電池の耐久性を向上させるゲームチェンジャーとして機能しうることを示しており、将来のCNT-PSCの実用化が期待されます。
 

発表のポイント

・単層カーボンナノチューブ電極を用いた100 cm2サイズのペロブスカイト太陽電池モジュールの作製に成功し、実証実験を行う。
・フレキシブル性、軽量、薄いことに加えて、高い耐久性をもつペロブスカイト太陽電池として期待される。
・半透明な裏面電極として用いられ、両面受光型のペロブスカイト太陽電池になる。
 
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【研究代表者】

大学院工学研究科／未来社会創造機構マテリアルイノベーション研究所　松尾 豊　教授
https://www.matsuo-lab.net