全学自由研究ゼミナール　(ペロブスカイト太陽電池基礎講座)

　ペロブスカイト太陽電池（PSC）とは、光吸収層に「ペロブスカイト」という結晶構造の有機金属ハライドを用いた太陽電池で、塗布で作れるのが特徴である。薄いガラスやプラスチックのフィルムなどの基板に塗布し、軽量でフレキシブルな太陽電池も作ることができる。その光エネルギー変換効率も高く、小さなセルの基礎研究ではシリコン型を凌駕するほどの27％に達ししている。PSCの光吸収層の主要な原料となるヨウ素は日本が世界生産量の約４分の１を占めており、政府は経済安全保障やエネルギー安全保障の観点からも、PSCの研究開発と導入拡大を推進したいとしている。日本で再生可能エネルギーの発電量を増やすには課題がある。太陽光発電は日本の発電電力量の約10％を占めるが、国土面積と平地面積それぞれに対して太陽光発電の設備容量はすでに世界一と過密で、新しい設置場所の確保が難しくなっている。そうした中でPSCは軽量性を活かして、屋根の耐荷重の低い体育館や工場など広い面積に設置できる。また、シースルーにしてガラス窓にも使える。電気を使う場所でオンサイト発電ができるので、遠距離の送電線を整備する必要がないのもメリットとなっている。2025年に開催された大阪・関西万博ではPSCの展示も行われた。本講義では、まず既存の太陽電池の基礎科学と太陽光発電設備の基礎を講義し、その後に有機金属ハライドペロブスカイトの基礎科学とPSCの作成プロセスを学ぶ。最後に、先端科学技術研究センターの実験室で実際にPSCのミニセルを作成し、光電変換特性の計測について学ぶ。