京都大学的若宮淳志教授等人成功开发出了一种可以提高钙钛矿型太阳能电池发电效率的新材料，钙钛矿型太阳能电池作为新一代太阳能电池而备受期待。这种新材料可以有效地将发电层在太阳光照射下产生的带正电的空穴（holes）传递给电极，从而将发电效率提高数个百分点。该技术将应用于2024年开始量产的太阳能电池上。
使用京都大学开发的新材料制成的钙钛矿型太阳能电池模块（供图：京都大学）
钙钛矿型太阳能电池采用印刷技术，在薄玻璃或树脂基板上涂敷液体后烧制而成。与通过硅晶体生长制作的传统硅太阳能电池相比，制造成本可降低一半。如果在树脂基板上制作，重量还可以减少到原来的十分之一。由于钙钛矿型电池易于安装在建筑物和电动汽车（EV）上，所以被认为是继硅电池之后的新一代太阳能电池。
利用太阳光制造空穴和电子的发电层正在不断改良，将光能转化为电能的转换效率也提高到了10%～20% 左右。
然而，对于如何有效提取发电层产生的空穴并将其传递到电极上，相关研究却一直未能取得进展。对此，若宮教授等人认为如果这个环节能够改良，那么便可以进一步提高发电效率。
若宮教授等人的研究获得了千叶大学、九州大学以及北海道大学的协助，研发出了一种能从发电层高效提取出空穴并将其传递给电极的材料。这种材料具有平面结构，在由苯环等组成的“三氮杂环己烷骨架”化合物上，连接三个由氧和磷组成的“烷基磷酸基”分子而成。
当把这种材料附着在电极上后，其分子具有与电极同向排列的性质。与发电层重叠的部分增加，所以能接收大量空穴并运送到电极。
研究人员试制了一块大小为2.5厘米见方的嵌入了新开发材料的钙钛矿型太阳能电池。结果发现，该电池的发电效率比传统电池提高了3个百分点，达到了23%。
在此之前，为了提高传递空穴的效率，需要添加锂盐等添加剂。但是，这些添加剂容易吸收空气中的水分，导致太阳能电池容易劣化。而京大等研究机构开发出的这种新材料不需要添加剂，因此耐久性更高。实验表明，即使在充满氮气的容器中持续照射太阳光1000小时，与发电相关的性能也几乎没有下降。
若宫教授与自己担任首席科学官(CSO)的 Enecort Technologies公司(京都府久御山町)合作，已经试制出7.5厘米见方的太阳能电池模块，并计划于2024年开始量产。这种新型电池可以安装在传统硅型电池因较重而难以安装的建筑物墙壁等地方。
据富士经济的数据，钙钛矿型太阳能电池的市场规模到2035年将达到1万亿日元，较2022年扩大31倍。可以预见，提高发电效率的技术需求未来将进一步增加。
日文：科学编辑 草盐拓郎、《日经产业新闻》、2023/5/29
中文：JST客观日本编辑部
