2015年11月2日，日本國立研究開發(fā)法人物質(zhì)與材料研究機(jī)構(gòu)(NIMS)網(wǎng)站刊發(fā)介紹性文章《高信頼性と高効率を両立するペロブスカイト太陽電池の開発に成功》(成功開發(fā)出高可靠性與高效率的鈣鈦礦太陽能電池)。
以日本國立研究開發(fā)法人物質(zhì)與材料研究機(jī)構(gòu)(NIMS)太陽能發(fā)電材料研究小組組長韓禮元為首的研究團(tuán)隊在鈣鈦礦太陽能電池的研究中，將迄今為止在電子抽出層和空穴抽出層中所使用的有機(jī)材料變更為無機(jī)材料，使得單元面積達(dá)到了1平方厘米以上且變換效率提升至16%，與此同時通過了實用化與可靠性的測試(用光強(qiáng)度1sun的太陽光連續(xù)照射1000小時)。
相對于硅系太陽能電池，鈣鈦礦太陽能電池是被期待能夠用更低成本制造的太陽能電池，但迄今為止具有高轉(zhuǎn)換效率的研究成果報告多是單元面積很小(約0.1平方厘米)且可靠性低，故此為了實現(xiàn)鈣鈦礦太陽能電池的實用化，當(dāng)務(wù)之急是擴(kuò)大單元面積和提高可靠性。
以韓禮元為首的研究小組為了解決這些問題，首先將電子抽出層與空穴抽出層所使用的有機(jī)材料變更成無機(jī)材料。由于用無機(jī)材料所制作的電子與空穴抽出層的電阻高，所以層的厚度需要減薄至數(shù)個納米。但隨著薄層面積的擴(kuò)大，被稱之為針孔缺陷的數(shù)量增多導(dǎo)致轉(zhuǎn)換效率降低。于是在空穴抽出層和電子抽出層分別添加高濃度的Li離子和Nb離子能夠使其導(dǎo)電性提高10倍以上。由此導(dǎo)致即使是大的面積針孔缺陷也較少，使得厚度為10-20納米的薄層也能夠使用。其結(jié)果導(dǎo)致單元面積擴(kuò)展至1平方厘米以上仍可得到再現(xiàn)性好的16%的轉(zhuǎn)換效率。進(jìn)一步，電子抽出和空穴抽出層均使用無機(jī)材料，作為實用化的標(biāo)準(zhǔn)被光強(qiáng)度1sun的太陽光連續(xù)照射1000小時，其轉(zhuǎn)換效率的下降也在10%以內(nèi)，顯示出了優(yōu)異的可靠性。
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