2015年11月2日，日本國(guó)立研究開(kāi)發(fā)法人物質(zhì)與材料研究機(jī)構(gòu)(NIMS)網(wǎng)站刊發(fā)介紹性文章《高信頼性と高効率を両立するペロブスカイト太陽(yáng)電池の開(kāi)発に成功》(成功開(kāi)發(fā)出高可靠性與高效率的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池)。
以日本國(guó)立研究開(kāi)發(fā)法人物質(zhì)與材料研究機(jī)構(gòu)(NIMS)太陽(yáng)能發(fā)電材料研究小組組長(zhǎng)韓禮元為首的研究團(tuán)隊(duì)在鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的研究中，將迄今為止在電子抽出層和空穴抽出層中所使用的有機(jī)材料變更為無(wú)機(jī)材料，使得單元面積達(dá)到了1平方厘米以上且變換效率提升至16%，與此同時(shí)通過(guò)了實(shí)用化與可靠性的測(cè)試(用光強(qiáng)度1sun的太陽(yáng)光連續(xù)照射1000小時(shí))。
相對(duì)于硅系太陽(yáng)能電池，鈣鈦礦太陽(yáng)能電池是被期待能夠用更低成本制造的太陽(yáng)能電池，但迄今為止具有高轉(zhuǎn)換效率的研究成果報(bào)告多是單元面積很小(約0.1平方厘米)且可靠性低，故此為了實(shí)現(xiàn)鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的實(shí)用化，當(dāng)務(wù)之急是擴(kuò)大單元面積和提高可靠性。
以韓禮元為首的研究小組為了解決這些問(wèn)題，首先將電子抽出層與空穴抽出層所使用的有機(jī)材料變更成無(wú)機(jī)材料。由于用無(wú)機(jī)材料所制作的電子與空穴抽出層的電阻高，所以層的厚度需要減薄至數(shù)個(gè)納米。但隨著薄層面積的擴(kuò)大，被稱之為針孔缺陷的數(shù)量增多導(dǎo)致轉(zhuǎn)換效率降低。于是在空穴抽出層和電子抽出層分別添加高濃度的Li離子和Nb離子能夠使其導(dǎo)電性提高10倍以上。由此導(dǎo)致即使是大的面積針孔缺陷也較少，使得厚度為10-20納米的薄層也能夠使用。其結(jié)果導(dǎo)致單元面積擴(kuò)展至1平方厘米以上仍可得到再現(xiàn)性好的16%的轉(zhuǎn)換效率。進(jìn)一步，電子抽出和空穴抽出層均使用無(wú)機(jī)材料，作為實(shí)用化的標(biāo)準(zhǔn)被光強(qiáng)度1sun的太陽(yáng)光連續(xù)照射1000小時(shí)，其轉(zhuǎn)換效率的下降也在10%以內(nèi)，顯示出了優(yōu)異的可靠性。
?