ペロブスカイト太陽電池の高効率化と高耐久化を実現する添加剤を発売：研究開発の最前線

東京化成工業は、ペロブスカイト太陽電池の正孔輸送材料の原料溶液に添加することで、ペロブスカイト太陽電池を高効率化かつ高耐久化できる材料「OA-TFSI」を2026年2月6日に一般販売する。

[遠藤和宏，MONOist]

　産業技術総合研究所（産総研）とAIST Solutionsは2026年2月2日、開発した材料「OA-TFSI」が東京化成工業により製品化されると発表した。

変換効率を向上させ、かつ耐湿性を改善

　ペロブスカイト太陽電池は、原料となる溶液を塗布して製造できるため、現在普及している結晶シリコン太陽電池に比べて簡便かつ低コストで生産可能だ。曲げなどのひずみにも強いため、軽量でフィルム化が可能で、設置場所を大幅に拡大できる。そのため、次世代太陽電池として、普及に期待が高まっている。

　ペロブスカイト太陽電池の実用化には、高い光電変換効率と優れた耐久性との両立が必要となる。特に、光を吸収して電荷（正孔と電子）を生成するペロブスカイト層は、食塩（NaCl）などと同様にイオンから成る結晶（イオン結晶）であるため、水分や湿気により劣化するという問題がある。

　この太陽電池は、ペロブスカイト層を正孔輸送層と電子輸送層で挟み込んだ積層構造になっているため、ペロブスカイト層以外の構成層の開発も重要になる。その中で、正孔輸送層の構成材料である正孔輸送材料は単体ではほとんど機能しないが、添加剤を導入することでペロブスカイト層から正孔を効率良く取り出せるようになり、太陽電池として機能させられる。

　しかし、従来の添加剤では、時間がたつと添加剤がペロブスカイト層を劣化させて耐久性が低下するという問題があり、実用化に向けて、劣化を引き起こさない添加剤の開発が求められていた。

　そこで産総研では、ペロブスカイト太陽電池の実用化に向けたさまざまな材料の開発を進める中で、正孔輸送層にかかわる材料を開発してきた。その取り組みを進める中で、OA-TFSIの開発に至った。

　OA-TFSIは、イオン液体とも呼ばれる材料で、正孔輸送材料溶液に添加することでペロブスカイト太陽電池の高効率化と高耐久化を実現する。その効果は、TFSIと呼ばれる陰イオンが正孔輸送材料と反応し、正孔輸送層の機能を高めることで正孔を取り出しやすくできる。

「OA-TFSI」による水分ブロックのスキーム［クリックで拡大］ 出所：産総研

　さらに、陽イオン（OA）がペロブスカイト材料と反応して、ペロブスカイト層表面が水をはじくようになる。これらのOA-TFSI添加剤の効果により、ペロブスカイト太陽電池の変換効率を向上させ、かつ耐湿性を改善する。このOA-TFSIを、東京化成工業が製品化し、2026年2月6日に発売する。この製品化を通じて、これまで試薬として購入できなかったOA-TFSIを普及させることで、社会実装の推進に貢献すると期待されている。

OA-TFSIの分子構造［クリックで拡大］ 出所：産総研

　なお、OA-TFSIの研究開発は、新エネルギー・産業技術総合開発機構（NEDO）の委託事業「グリーンイノベーション基金事業／次世代型太陽電池の開発／次世代型太陽電池基盤技術開発事業／次世代型ペロブスカイト太陽電池の実用化に資する共通基盤技術開発」（2021〜2025年度）による支援を受けている。

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