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KAIST、鉛なしでも効率の高いペロブスカイト素材を開発

環境親和的な無機物ペロブスカイト素材を理論的に提示

既存の有無機ハイブリッドペロブスカイト素材の限界だった毒性と不安定性を克服するのに役立つ研究結果が出された。

大徳所在のKAIST(シン・ソンチョル総長)は化学科のキム・ヒョンジュン教授と電気電子工学部のチャン・ミンソク教授研究チームが鉛を含まず高効率の太陽エネルギー変換率をもつ環境親和的な無機物ペロブスカイト素材を理論的に提示したと4月2日に発表した。

ペロブスカイト太陽電池は次世代の高効率太陽電池として脚光を浴びている。高性能の結晶質シリコン太陽電池に比肩する22%以上の変換効率を示し、低温でもパネルの生産が可能で製造コストを革新的に抑えられるため。

しかし既存の有無機ハイブリッドペロブスカイト物質は安定性が低いため長時間にわたり駆動すると材料の性能が落ちるだけでなく、物質構成に鉛を含んでおり毒性があるという短所があった。研究チームは無機物質でのみ構成されたペロブスカイト素材の光学的、電気的特性を理論的に把握して既存のペロブスカイト物質の限界を克服できる新たな環境親和的な安定性の高いペロブスカイト素材を提案した。

研究チームは物質の電子構造と光学的特性を予測する第一原理の計算と素子の光吸収率、エネルギー変換効率を予測する光学シミュレーションを結合して素材と素子を連繋するマルチスケール解析技法を定立した。

研究チームのペロブスカイト新素材は鉛を含んでおらず環境親和的で無機物質でのみ構成されており高い安定性をもつ。また既存の有無機ハイブリッドペロブスカイト物質に比べてより広いスペクトラムの太陽光を効果的に吸収できることから数十ナノメートルの薄い薄膜でも高効率の太陽電池製造にも活用できる。

研究チームは今後ペロブスカイト新素材を実際して太陽電池に用いるための実験的研究に取り組む一方で最適の太陽電池新素材を探すための理論研究を並行する計画という。

研究結果は『Advanced Materials』に3月22日付で掲載された。






[2018-04-04]

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