京都大學的若宮淳志教授等人成功開發出了一種可以提高鈣鈦礦型太陽能電池發電效率的新材料，鈣鈦礦型太陽能電池作爲新一代太陽能電池而備受期待。這種新材料可以有效地將發電層在太陽光照射下產生的帶正電的電洞（holes）傳遞給電極，從而將發電效率提高數個百分點。該技術將應用於2024年開始量產的太陽能電池上。
使用京都大學開發的新材料製成的鈣鈦礦型太陽能電池模組（供圖：京都大學）
鈣鈦礦型太陽能電池採用印刷技術，在薄玻璃或樹脂基底層上塗敷液體後燒製而成。與透過硅晶體成長製作的傳統矽太陽能電池相比，製造成本可降低一半。如果在樹脂基底層上製作，重量還可以減量到原來的十分之一。由於鈣鈦礦型電池易於安裝在建築物和電動車（EV）上，所以被認爲是繼硅電池之後的新一代太陽能電池。
利用太陽光製造電洞和電子的發電層正在不斷改良，將發光能量轉化爲電能的轉化效率也提高到了10%～20% 左右。
然而，對於如何有效提取發電層產生的電洞並將其傳遞到電極上，相關研究卻一直未能取得進展。對此，若宮教授等人認爲如果這個環節能夠改良，那麼便可以進一步提高發電效率。
若宮教授等人的研究獲得了千葉大學、九州大學以及北海道大學的協助，研發出了一種能從發電層高效提取出電洞並將其傳遞給電極的材料。這種材料具有平面結構，在由苯環等組成的「三氮雜環己烷骨架」化合物上，連接三個由氧和磷組成的「烷基磷酸基」分子而成。
當把這種材料附着在電極上後，其分子具有與電極同向排列的性質。與發電層重疊的部分增加，所以能接收大量電洞並運送到電極。
研究人員試製了一塊大小爲2.5釐米見方的嵌入了新開發材料的鈣鈦礦型太陽能電池。結果發現，該電池的發電效率比傳統電池提高了3個百分點，達到了23%。
在此之前，爲了提高傳遞電洞的效率，需要添加鋰鹽等添加劑。但是，這些添加劑容易吸收空氣中的水分，導致太陽能電池容易劣化。而京大等研究機構開發出的這種新材料不需要添加劑，因此耐久性更高。實驗表明，即使在充滿氮氣的容器中持續照射太陽光1000小時，與發電相關的性能也幾乎沒有下降。
若宮教授與自己擔任首席科學官(CSO)的 Enecort Technologies公司(京都府久御山町)合作，已經試製出7.5釐米見方的太陽能電池模組，並計劃於2024年開始量產。這種新型電池可以安裝在傳統硅型電池因較重而難以安裝的建築物牆壁等地方。
據富士經濟的資料，鈣鈦礦型太陽能電池的市場規模到2035年將達到1萬億日元，較2022年擴大31倍。可以預見，提高發電效率的技術需求未來將進一步增加。
日文：科學編輯 草鹽拓郎、《日經產業新聞》、2023/5/29
中文：JST客觀日本編輯部
