(Scientists develop safer lead-based perovskite solar cell)
2020/2/19 ノーザーン・イリノイ大学
・ ノーザーン・イリノイ大学と米国立再生可能ｴﾈﾙｷﾞｰ研究所(NREL)が、ハイブリッドペロブスカイト太陽電池に含まれる鉛を捕獲するフィルム技術を開発。
・ シリコンベースの従来型太陽電池に比してより安価で容易に製造できるペロブスカイト太陽電池の競争力の向上に必要な主要課題は、同電池に含まれる水溶性の鉛の対処。損傷したセルからの漏出が懸念されている。
・ 今回開発した技術は、ペロブスカイト太陽電池の表面と背面に鉛を吸収する非水溶性のフィルムを貼り付ける「オンチップの鉛取込みアプローチ」。セルが損傷した際に漏出する鉛の大部分を同フィルムが捕獲し、地下水や土壌への鉛の浸出を回避する。
・ 鉛に結合する強力なリン酸基を含むが光の捕獲を妨げない透過性の鉛吸収フィルムをペロブスカイト太陽電池表面の導電性ガラスに、また、鉛キレート剤を混合したより安価な不透過性のポリマーフィルムを太陽電池背面の金属電極にそれぞれ貼り付ける。市販の材料を使用しているが、今回のような目的に向けた使用方法は初めて。
・ 2.5×2.5cm のペロブスカイト太陽電池表面のガラスを叩いて壊し、背面をカミソリで傷をつけて水中に沈める試験では、同鉛吸収フィルムが太陽電池から漏出した鉛の 96%を取り込んだことを確認。また、この鉛吸収層がセルの性能や長期的な運転の安定性に影響の無いこともわかった。
・ 同フィルム技術は、固体照明(solid-state lighting)、ディスプレイやセンサーアプリケーション等のペロブスカイトベース技術にも適用可能。同技術について特許出願済み。
・ 本研究は、米国立科学財団(NSF)および米国エネルギー省(DOE)の Solar Energy Technologies Office が支援した。後者はまた、同フィルム技術のさらなる展開に向けた資金も提供している。
URL: https://newsroom.niu.edu/2020/02/19/scientists-develop-safer-lead-based-perovskitesolar-cell/
（関連情報)
Nature 掲載論文(アブストラクトのみ：全文は有料）
On-device lead sequestration for perovskite solar cells
URL: https://www.nature.com/articles/s41586-020-2001-x
＜NEDO海外技術情報より＞
Abstract
Perovskite solar cells, as an emerging high-efficiency and low-cost photovoltaic technology1,2,3,4,5,6, face obstacles on their way towards commercialization. Substantial improvements have been made to device stability7,8,9,10, but potential issues with lead toxicity and leaching from devices remain relatively unexplored11,12,13,14,15,16. The potential for lead leakage could be perceived as an environmental and public health risk when using perovskite solar cells in building-integrated photovoltaics17,18,19,20,21,22,23. Here we present a chemical approach for on-device sequestration of more than 96 per cent of lead leakage caused by severe device damage. A coating of lead-absorbing material is applied to the front and back sides of the device stack. On the glass side of the front transparent conducting electrode, we use a transparent lead-absorbing molecular film containing phosphonic acid groups that bind strongly to lead. On the back (metal) electrode side, we place a polymer film blended with lead-chelating agents between the metal electrode and a standard photovoltaic packing film. The lead-absorbing films on both sides swell to absorb the lead, rather than dissolve, when subjected to water soaking, thus retaining structural integrity for easy collection of lead after damage.
