鹵化金屬鈣鈦礦型太陽能電池的代表——甲基氨基碘化鉛

　　日本物質及材料研究機構（NIMS）的納米材料科學環境基地（GREEN）于2015年1月7日在東京舉行了“第9屆納米材料科學環境基地研討會”，并在會上宣布，關于最近備受關注的鈣鈦礦型太陽能電池，已建立起了相關研發體制。

　　GREEN副主任、鈣鈦礦型太陽能電池特別基地小組負責人宮野健次郎介紹了成立該小組的原委：“2009年鈣鈦礦型太陽能電池的高效率化研究成果發表以后，尤其是最近兩年，世界各國的研發團隊接連發表了實現更高效率的研究成果，刮起了一陣研發旋風。在這種背景下，2014年10月14日，我們在2009年10月設立的GREEN中設立了鈣鈦礦型太陽能電池特別基地小組。”

　　GREEN是為了利用納米技術研發環境技術而設立的，一直把太陽能電池作為綠色創新的重要技術，開展光電轉換原理分析、光電轉換高效率化及探索新材料方面的研究。宮野稱：“鹵化金屬鈣鈦礦型太陽能電池盡管制作方法簡單，但卻顯示出一定程度的高發電效率，相關研究成果連接發表，高效率化還在繼續推進。”與現在已推出產品的晶體及非晶Si（硅）類，以及CICS（化合物）類等太陽能電池相比，鈣鈦礦型太陽能電池“尚在研究開發階段，因此設立了相關研發基地”。

　　目前，特別研究小組正在探索鹵化金屬鈣鈦礦型太陽能電池的代表——甲基氨基碘化鉛（CH3NH3PbI3）等太陽能電池的制造方法。小組負責人白井康裕介紹說：“我們在考慮離子性晶體的化學方面的問題的同時，使用通常的固體物性的研究方法和計測手段，對使用鹵化金屬鈣鈦礦的太陽能電池為何具有高效率等高性能發揮機制展開了研究。”

　　鹵化金屬鈣鈦礦型太陽能電池是在140℃以下的低溫下利用溶液工藝制作的。這種太陽能電池目前采用的結構是，在銀層上層疊鈣層、PCBM（富勒烯衍生物）層、甲基氨基碘化鉛層、PEDOT˙PSS（高分子聚合物）、ITO（銦錫氧化物）玻璃，從ITO玻璃層射入陽光。“通過優化溶液工藝等成膜條件，現在光電轉換效率已達到10～12％，實現了良好再現性”（白井）。

　　在對研究小組試制的鹵化金屬鈣鈦礦型太陽能電池發電時的電流和電壓進行測量時，一度存在電流及電壓特性因掃描方向及速度而異的問題，但現在該問題已得到解決。白井表示，“已經確立了計測太陽能電池的電流及電壓特性的基礎技術”。另外已確認，即使連續照射光，也不會引起太陽能電池的電流及電壓特性因掃描方法及速度而不同的現象。白井強調稱，這樣“便可驗證多種鹵化金屬鈣鈦礦型太陽能電池的特征”，相關研究體制也就建立起來了。

　　另外，宮野介紹了試制的鹵化金屬鈣鈦礦型太陽能電池，表示正在利用以標準pin結的“無機半導體模型”這一簡單模型進行近似的方法，提取各種參數。”