逆構造型ペロブスカイト太陽電池の開発および製膜技術の動向と界面電荷移動の直接観測【LIVE配信・WEBセミナー】

セミナー趣旨

★ペロブスカイト太陽電池の変換効率は理論限界に近い27％を超えるまで高まり、研究はシリコンとのタンデム化によるさらなる高効率化に向かう一方、実用耐久性を確保するための構造改良に向けられています。コスト面では、透明電極とバリアフィルムの部材コストが高いことが問題であり、実用化にはこれらを新材料に置き換える技術が必須であります。最先端研究で注目するのは自己組織化単分子膜（SAM）を使う素子の改良であり、メーカーの生産技術にも波及しています。これまでは溶液塗布（印刷法）を使うペロブスカイト成膜が進んできたが、現在は物理蒸着により成膜する技術が進歩しており、最終生産がこれに置きかわる可能性もあると考えます。

★ペロブスカイト太陽電池の高効率化を効率良く行うためには、太陽電池の性能低下の原因を解明することが不可欠であります。しかし、従来の手法はマクロな視点から実施することが主であり、ミクロな視点からの情報を得ることが出来ない限界がありました。

★逆構造型ペロブスカイト太陽電池の電子輸送層には、フラーレン系材料が一般に用いられるが、１グラム当たり数万円程度と高価であり、また耐久性にも課題があります。

習得できる知識

第1講

・ペロブスカイト太陽電池の基礎と実用化へ向けての動向
・高付加価値化（色調制御・BIPV・繊維化）の研究事例
・エネルギー技術を社会実装につなげる視点

第2講
光発電のしくみ、ペロブスカイト太陽電池の優位性、生産コストの中身、太陽電池の開発動向、日本の開発戦略

第3講・ペロブスカイト太陽電池の電子輸送層に関する基礎知識
・金属酸化物の一般的な製膜法と低温製膜の課題
・半導体材料の物性が太陽電池の発電性能に及ぼす効果
など
・スズペロブスカイト太陽電池の性能劣化を引き起こす電池内部の欠陥状態の解析
・分子レベルで材料評価を行える高感度・高精度な手法である電子スピン共鳴（ESR）を用いた解析手法
・高効率化・長寿命化を妨げている界面電荷障壁の非破壊・非接触での素子動作中（オペランド状態）での測定

第4講

セミナープログラム

■注目ポイント

★逆構造ペロブスカイト太陽電池と自己組織化膜（SAM）による改良について解説！

★スズペロブスカイト太陽電池の電子スピン共鳴 (ESR) 研究、逆構造スズペロブスカイト太陽電池の性能低下メカニズムおよび素子動作時の性能向上メカニズムについて解説！

★講師が開発中の酸化チタンの常温製膜技術とフラーレンの代わりに酸化チタンを用いた逆構造型ペロブスカイト太陽電池の特性を紹介！

講座担当：牛田孝平

≪こちらの講座は、WEB上での開催のオンライン講座になります≫

【第1講】 ペロブスカイト太陽電池の高付加価値化に向けた応用展開

【時間】 10:45-12:00

【講演主旨】

　ペロブスカイト太陽電池（PSC）は、シリコンを凌駕する高効率と製造コスト低減の可能性から、次世代太陽電池として世界的に注目を集めています。本講演では、単なる高効率化にとどまらず、「高付加価値化」をキーワードに、色調制御による建材一体型発電（BIPV）や、繊維状PSCによるウェアラブル応用など、多面的な展開を紹介します。異分野の方にも分かりやすく、エネルギー・デザイン・社会実装の観点から、今後の可能性を議論します。

【プログラム】

1. ペロブスカイト太陽電池の基礎と実用化へ向けての動向

2. 高効率化の技術課題と解決アプローチ

3. 色調制御と建材一体型応用（BIPV）

4.　糸状PSCの開発とウェアラブルエネルギー応用

【質疑応答】

【キーワード】

ペロブスカイト太陽電池、建材一体型太陽電池（BIPV）、糸状PCS

【講演のポイント】

ペロブスカイト太陽電池の高効率化に加え、色調制御や繊維化による新しい価値創造を先導する研究成果を紹介します。

【第2講】 ペロブスカイト太陽電池の新構造の開発および生産技術の最新動向

【時間】 13:00-13:35

【講演主旨】

　ペロブスカイト太陽電池の変換効率は理論限界に近い27％を超えるまで高まり、研究はシリコンとのタンデム化によるさらなる高効率化に向かう一方、実用耐久性を確保するための構造改良に向けられている。コスト面では、透明電極とバリアフィルムの部材コストが高いことが問題であり、実用化にはこれらを新材料に置き換える技術が必須である。最先端研究で注目するのは自己組織化単分子膜（SAM）を使う素子の改良であり、メーカーの生産技術にも波及している。これまでは溶液塗布（印刷法）を使うペロブスカイト成膜が進んできたが、現在は物理蒸着により成膜する技術が進歩しており、最終生産がこれに置きかわる可能性もあると考える。わが国での産業実用化の優位性を部材開発と用途開発の点からも議論しながら、生産技術の戦略について提案する。

【プログラム】

１．ペロブスカイト太陽電池のシリコン太陽電池に対する優位性

２．逆構造ペロブスカイト太陽電池と自己組織化膜（SAM）による改良

３．フレキシブルなフィルム型モジュールの開発と実証試験の動向

４．ペロブスカイト太陽電池の生産コストと低コスト化の課題

５．鉛フリー（無鉛型）ペロブスカイト太陽電池の開発と鉛回収の戦略

【質疑応答】

【キーワード】

太陽エネルギー、ペロブスカイト太陽電池、発電コスト、中国との競争、フレキシブルな実用モジュール

【講演者のPRポイント】

ペロブスカイト太陽電池の発明者であり、関東を中心に実用モジュールの開発と実証試験を監督している。

【第3講】 逆構造スズペロブスカイト太陽電池の界面電荷移動のESR直接観測

【時間】 13:40-14:55

【講演主旨】

　ペロブスカイト太陽電池の高効率化を効率良く行うためには、太陽電池の性能低下の原因を解明することが不可欠である。しかし、従来の手法はマクロな視点から実施することが主であり、ミクロな視点からの情報を得ることが出来ない限界があった。
　この問題を解決するため、分子レベルで材料評価を行える高感度・高精度な手法である電子スピン共鳴 (ESR) をペロブスカイト太陽電池に適用し、逆構造スズペロブスカイト太陽電池の界面電荷移動をESRで直接観測し、デバイス性能が向上する原因を解明した。この手法の特徴は、太陽電池内部の欠陥状態を非破壊・非接触に素子動作中（オペランド状態）でも測定できる点である。これにより、従来手法では得られないミクロな視点での情報が得られ、研究開発を格段に効率化して高効率化を行える。本講座では、主にスズペロブスカイト太陽電池のESR研究を紹介し、その他の有機デバイスの開発に有用な点も解説する。

【プログラム】

1.スズペロブスカイト太陽電池の高効率化・長寿命化への課題

2.電子スピン共鳴（ESR）で分かる情報
　2-1　電荷移動や電荷形成される分子種の特定と状態解析
　2-2　非破壊・非接触での太陽電池内部の欠陥状態の解析
　2-3　ペロブスカイト太陽電池のESR評価時の注意点

3.逆構造スズペロブスカイト太陽電池の性能低下メカニズム
　3-1　有機ペロブスカイト界面における電荷移動と電荷障壁形成
　3-2　高効率化への指針

4.逆構造スズペロブスカイト太陽電池の素子動作時の性能向上メカニズム
　4-1　有機ペロブスカイト界面における電荷移動・トラップと電荷障壁変化
　4-2　長寿命化への指針

5. まとめ

【質疑応答】

【キーワード】

スズペロブスカイト太陽電池、ペロブスカイト太陽電池、高効率化、長寿命化、分子レベル解析、性能低下メカニズム、性能向上メカニズム

【講演のポイント】

講演者は、従来の測定・評価技術では得られないミクロな視点での性能低下メカニズムの情報取得によるスズペロブスカイト太陽電池の高性能化・長寿命化の指針の紹介が可能。
本手法は、有機薄膜太陽電池などの他の電子半導体デバイスにも適用が可能。

【第4講】 TiO2の常温製膜技術と逆構造ペロブスカイト太陽電池への応用

【時間】 15:00-15:30

【講演主旨】

　逆構造型ペロブスカイト太陽電池の電子輸送層には、フラーレン系材料が一般に用いられるが、１グラム当たり数万円程度と高価であり、また耐久性にも課題がある。ペロブスカイト太陽電池では、ペロブスカイトの上に電子輸送層を低温で製膜する必要があり、本講演では、講師が開発中の酸化チタンの常温製膜技術と、フラーレンの代わりに酸化チタンを用いた逆構造型ペロブスカイト太陽電池の特性を紹介する。

【プログラム】

・逆構造型ペロブスカイト太陽電池に用いられる電子輸送層の特徴

・酸化チタンの一般的な製膜方法

・酸化チタンの常温製膜技術

・常温製膜酸化チタンを用いたペロブスカイト太陽電池の特性評価

・課題と展望

【質疑応答】

【キーワード】

ペロブスカイト太陽電池、電子輸送層、酸化チタン、常温製膜

【講演のポイント】

2014年から2017年まで桐蔭横浜大学で宮坂力教授の研究室に所属し、黎明期よりペロブスカイト太陽電池の研究に関わってきました。2017年からは産業技術総合研究所でペロブスカイト太陽電池の実用化に関わる最先端技術の開発を行っています。本講演では無機材料製膜の知識を生かして現在開発中の酸化チタン常温製膜技術についてご紹介します。

セミナー講師

第1部　 愛知工業大学　 工学部電気学科　 清家　善之　氏
第2部　 桐蔭横浜大学　 特任教授　 宮坂　力　氏
第3部　 筑波大学　 数理物質系　教授　 丸本　一弘　氏
第4部　 産業技術総合研究所　 ゼロエミッション国際共同研究センター　 古郷　敦史　氏

セミナー受講料

【1名の場合】60,500円(税込、テキスト費用を含む)
2名以上は一人につき、16,500円が加算されます。