韓国の研究陣が別個の化学添加剤なしに結晶構造を調整し、ペロブスカイト太陽電池の効率と安定性を高める技術を開発した。
パク・ナムギュ成均館大学化学工学部終身石座教授の研究陣は、分子を構成する原子1個を置き換え、電子と正孔の移動を選択的に制御する界面設計法を開発したと4日明らかにした。研究結果は国際学術誌「ネイチャー・マテリアルズ（Nature Materials）」に3日（現地時間）掲載された。
ペロブスカイト太陽電池は光を受けると電子と正孔を生成し、2つの電荷が互いに異なる方向へ円滑に移動してこそ高い効率を出せる。従来は電荷移動を助けるために化学添加剤を入れるドーピング方式が主に使われてきたが、添加剤が移動または反応する過程で長期安定性を損なうおそれがあるという限界があった。
研究陣は原子が1個だけ異なる2種類の有機カチオン分子を設計した。原子の違いにより結晶の連結構造が変化し、硫黄ベースの構造は正孔移動に、窒素ベースの構造は電子移動に有利な特性を示した。
これを太陽電池の両側界面にそれぞれ適用した結果、公認の光電変換効率27.19%を記録した。655㎠の大面積モジュールでは22.26%の効率を示し、2000時間連続で光を照射した後も初期性能の97.8%を維持した。
パク・ナムギュ教授は「今回の研究は化学的ドーピングなしに結晶連結構造のみで電荷移動を制御できることを示した結果だ」と述べ、「今後、高効率かつ高安定性のペロブスカイト太陽電池の商用化を大きく前倒しできると期待される」と語った。
参考資料
Nature Materials（2026）、DOI: https://doi.org/10.1038/s41563-026-02722-3
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