ペロブスカイトと呼ばれる太陽電池の新参材料の性能は、ここ数か月で急上昇しました。しかし、実際の環境での作業に関しては、依然として大きな問題があります。まず第一に、最高のペロブスカイトには有毒な鉛が含まれています。現在、2 つの独立した研究グループが、鉛フリーのペロブスカイトを使用した太陽電池の製造を報告しています。これまでのところ、新しいデバイスは太陽光のエネルギーの約 6% しか電気に変換できず、鉛を含むバージョンの 3 分の 1 未満です。しかし、これはわずか 3 年前の有鉛デバイスの効率性とほぼ同じです。したがって、鉛を含まないバージョンが有鉛製品と同じくらい早く改善されれば、ペロブスカイトを市場に投入するのに役立つ可能性があります.
ペロブスカイトは、1 世紀以上にわたって知られている幅広いクラスの結晶鉱物です。しかし、太陽エネルギーを電気に変換する能力が明らかになったのは 2009 年のことです。それ以来、ペロブスカイト太陽電池の効率は 3.8% から 19.3% に上昇し、他のどの太陽電池技術にも類を見ない改善のペースです。比較すると、主要な商用技術である結晶シリコン太陽電池は、太陽エネルギーの約 25% を電気に変換します。
しかし、鉛はペロブスカイト キラーになる可能性があります。その大部分は、化合物が塩のようなミネラルであり、水や湿った空気に容易に溶けるからです.また、溶解した鉛がソーラー パネルを使用している住宅所有者の屋根に滴り落ちるという見通しは、この技術の商業化を検討している企業にとって好ましいものではありません。
新しいレポートは、解決策の始まりを提供する可能性があります。どちらの研究グループも同様のアプローチをとっており、複雑な結晶構造の鉛を、周期表で鉛のすぐ上にある金属であるスズに置き換えているため、同様の電子構造を共有しています。 Energy &Environmental Science の 5 月 1 日にオンラインで投稿された論文で 、英国のオックスフォード大学の物理学者であるヘンリー・スナイスと同僚は、6.4％の最大効率を達成するスズペロブスカイト太陽電池を作成したと報告しています。そして今日 Nature Photonics に投稿された記事で 、イリノイ州エバンストンにあるノースウェスタン大学の材料科学者である Robert Chang とその同僚は、効率が最大 5.73% の同様の太陽電池を報告しています。
カリフォルニア大学ロサンゼルス校の材料科学者、Yang Yang は、「どちらも素晴らしい成果です」と述べています。Yang Yang のグループは先週、鉛ベースのペロブスカイト太陽電池で 19.3% という記録破りの効率を報告しました。 Yang は、ペロブスカイト太陽電池が商業的に実行可能であるためには、安価で、安全で、耐久性があり、大型パネルで製造できる必要があると警告しています。したがって、この分野の研究は始まったばかりだと彼は言います。それにもかかわらず、彼は、「両方の実証は、低コスト、高効率、環境に優しい次世代固体太陽電池の実現に向けた重要な一歩を表しています。」
