産業技術総合研究所が、汎用的な有機材料を用いてペロブスカイト太陽電池の耐熱性と屋外耐久性を大幅に向上させる技術を開発した。2026年3月13日に発表した。
・正孔輸送層への新材料導入により85度の高温環境下で2400時間の連続駆動を実現
・分子構造の工夫で熱劣化の原因となる物質拡散を抑制し夏季の屋外耐久性を実証した
産業技術総合研究所は、ペロブスカイト太陽電池の実用化に向けた課題の1つである耐熱性の向上について、正孔輸送層に用いる添加剤の分子構造を最適化することで解決の糸口を見出した。
ペロブスカイト太陽電池の正孔輸送層には、導電性を高めるための添加剤「4-tert-ブチルピリジン」が加えられる。しかし、同剤は熱に弱く、高温下で隣接するペロブスカイト層へと勝手に移動（熱拡散）してしまう問題があった。この移動により正孔輸送層内に「ボイド」と呼ばれる微細な空孔が生じ、それが劣化の原因となっていた。
研究チームは、拡散の方向に対して「折れ曲がった」ような非直線的な分子構造を持つ有機材料「2-フェニルピリジン」に着目した。窒素原子に対して置換基が特定の角度（60度または120度）で結合した形状を採用することで、ペロブスカイト層への潜り込みを物理的に防ぐ設計指針を確立した。
この新材料を導入した素子は、85℃で2400時間に及ぶ耐熱試験後も初期効率を100%維持することに成功し、2025年6月から2026年2月にかけて実施した実際の屋外暴露試験においても、性能低下は観測されなかったとする。使用した材料は一般流通しているため入手しやすく、量産プロセスへの適合性も極めて高い。
今後、産総研は、さらなる安定性試験を重ね、寿命20年以上の高性能な太陽電池開発を目指す。
参考資料： 産業技術総合研究所
