開發含錫的鈣鈦礦半導體的界面結構控制方法及解明其機制

京都大學化學研究所與英國牛津大學及數家研究機構合作研究，成功開發了含錫的Sn-Pb系鈣鈦礦半導體的界面結構控制方法，並利用此方法作為底層電池，實現了全鈣鈦礦串聯型太陽能電池的高性能化。

研究小組利用分子內同時具有氨基酸基與羧酸基的苯丙氨酸作為獨特的添加劑，加入Sn-Pb系鈣鈦礦半導體的前驅體溶液，從而開發出製作高品質Sn-Pb系鈣鈦礦半導體膜的方法。通過各種光譜測量結果與理論計算，從化學的角度解明了在塗佈成膜過程中，苯丙氨酸如何與鈣鈦礦的組成離子相互作用，並選擇性地對埋藏在鈣鈦礦下層的界面進行結構控制的機制。

用上述方法所得到的高品質Sn-Pb系鈣鈦礦層來製造的單接合電池、雙接合型串聯電池以及三接合型串聯電池的設備，其開路電壓分別達到了0.91 V、2.22 V以及3.46 V，並達到了23.9%、29.7%以及28.7%的光電轉換效率。此外，1平方厘米大小的三接合設備也達到了28.4%的光電轉換特性。更進一步，本研究首次製作了四接合型的鈣鈦礦串聯型設備，並成功證實其達到了4.94 V的高開路電壓以及27.9%的光電轉換特性。

資料來源：京都大學（2024年12月24日）
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