OIST,ペロブスカイト太陽電池の汚染防止材を発見

沖縄科学技術大学院大学(OIST)は,エポキシ樹脂製の保護層がペロブスカイト太陽電池の汚染物質の漏出防止に役立つと報告した(ニュースリリース)。

大気中の二酸化炭素濃度が人類史上最高レベルを記録し,ひょうなど極度の悪天候が発生する頻度が増え続けている現在,世界は化石燃料に依存する従来のエネルギーシステムから,太陽光などの再生可能エネルギーへと移行しようとしている。

ペロブスカイト太陽電池技術は将来有望だが,実用化に向けての課題は,特に極端な気象条件下において鉛などの汚染物質を環境に放出する可能性がある点にある。そのため,環境への漏出を防止しつつペロブスカイト太陽電池に鉛を使用する方法を見つけることが重要になる。

研究グループは,どの材料が鉛の漏出を最も防止するのかを明らかにするために,まずペロブスカイト太陽電池への保護層の追加に関していくつかのカプセル化方法を調べ,異なる材料でカプセル化された太陽電池を,実際に想定される種々の天候をシミュレートするよう設計された一連の条件にさらした。

まず,太陽電池を大きなボールで強打し,その構造を破壊し鉛を漏出させる可能性のある激しいひょうを模倣した。次に太陽電池を酸性水につけ,漏出した鉛を環境に運ぶ雨水をシミュレートした。

さらに質量分析法を用いて酸性雨を分析し,太陽電池から漏出した鉛の量を測定した。その結果,エポキシ樹脂カプセル層が鉛の漏出量を最小限に抑え,その量は試験を実施した他の材料よりも大幅に少ないことがわかった。

エポキシ樹脂は,ペロブスカイト太陽電池が機能しなければならない日光,雨水,温度を変化させた多くの気象条件下で高い性能を発揮し,大雨を含む全ての想定環境において,エポキシ樹脂は比較した他のカプセル材料よりも優れた性能を示した。

例えば,激しいひょうで構造が損傷した後でも,ポリマーは日光で熱せられると部分的にその形状を変えて修復する。これにより太陽電池内部から漏出する鉛の量が制限されるという。研究グループはこの自己修復機能により,エポキシ樹脂は今後の太陽光発電製品に最適なカプセル層となる可能性があるとしている。

その他関連ニュース

  • 東工大,ペロブスカイト太陽電池の特性向上 2019年10月22日
  • 京大ら,太陽電池によるIoT環境センサーを開発 2019年10月21日
  • 分子研,有機太陽電池の電圧損失を抑制 2019年10月17日
  • 自家消費型太陽光発電市場,2030年度に4.7倍 2019年10月16日
  • 千葉大,光で特殊な構造のポリマーを開発 2019年10月15日
  • OISTら,太陽光発電の変動を比較する手法を開発 2019年10月01日
  • OISTら,安定/低コストの太陽電池素材を発見 2019年10月01日
  • 東北大,電位差界面を使わず光起電力を発生 2019年09月20日