三菱マテリアル株式会社（以下、「MMC」）と株式会社エネコートテクノロジーズ（本社:京都府、以下、「エネコートテクノロジーズ」）は、ペロブスカイト太陽電池を構成する電子輸送層の研究開発に共同で取り組み、従来比約1.5倍の発電効率を実現する塗布タイプ成膜用インクを開発しました。

近年、ペロブスカイト太陽電池は高効率で低コスト、さらに軽量・柔軟性を持ち、設置が難しかった場所にも対応できることから、再生可能エネルギー分野で注目されています。従来課題とされていた耐久性や安定性も技術の進展により向上しており、次世代の太陽電池として商業化に向けた取り組みが積極的に行われています。

ペロブスカイト太陽電池には、積層する材料の違いから「順型構造」と「逆型構造」の2つの構造があります。製造の簡便さや耐久性の理由から「逆型構造」が注目されていますが、この構造ではペロブスカイト発電層の上に「電子輸送層（*1）」と呼ばれる膜を、ダメージを与えずに形成する必要があります。これまでは炭素系材料であるフラーレン（C60）を真空プロセスで成膜していましたが、商業化に向けて低コストの材料および新たな成膜方法に関する研究開発が進められています。また、電子輸送層用インクには,ペロブスカイト層への浸食防止やインクの分散性（塗布性）を確保し、成膜後の均一性や密着性が求められています。

（*1）

ペロブスカイト発電層で生成した正孔と電子のうち、電子のみを集電板に運搬する材料

図1 ペロブスカイト太陽電池の模式図
（画像をクリックして拡大イメージを表示）

図2 新開発の酸化スズナノインク

この度、MMCイノベーションセンターは、NEDO（*2）のグリーンイノベーション基金事業を受託したエネコートテクノロジーズより委託を受け、製造コストに優れる塗布型のプロセスを採用した電子輸送層形成材料の開発に取り組み新たな成膜用のインクを開発しました。

（*2）

新エネルギー・産業技術総合開発機構

塗布型のプロセスは非真空状態で製造コストに優れるものの、成膜用インクの溶媒がペロブスカイト発電層にダメージを与えること、ダメージを与えない有機溶媒中ではナノサイズ（10-9mオーダー）の酸化スズ（SnO2）が凝集してペロブスカイト発電層との密着性が得られないことが課題でした。今回開発した塗布型の電子輸送層の成膜用インクは、酸化スズナノ粒子の表面を適切な材料で被覆することで有機溶媒中に凝集させることなく分散させることに成功し、ペロブスカイト発電層に対して十分に密着した緻密な塗膜を形成することが可能になりました。これにより、ペロブスカイト発電層から生成される電子を金属電極に効率的に輸送することができます。この新技術の採用により従来比約1.5倍の16.0％という高い発電効率を実現しました。

図3 性能特性図（JVカーブ）
（画像をクリックして拡大イメージを表示）

なお、本成果は2025年1月20日に京都大学宇治キャンパスにて開催された国際学会Asia-Pacific International Conference on Perovskite, Organic Photovoltaics and Optoelectronics （IPEROP25）にて発表しています。
MMCとエネコートテクノロジーズは引き続き、成膜インクの塗布プロセスの開発も進め、大面積のペロブスカイト太陽電池への早期の実用化を目指してまいります。

この成果は、国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構（NEDO）の助成事業（JPNP21016）の結果得られたものです。

以上

＜本件に関するお問い合わせ＞

コーポレートコミュニケーション室：
03-5252-5206

エネコートテクノロジーズ：
E-mail：info@enecoat.com