ヨウ化グアニジンとヨウ化スズを用いたハイブリッド・ペロブスカイト太陽光発電素子
Hybrid perovskite solar cells fabricated from guanidine hydroiodide and tin iodide
https://www.nature.com/articles/s41598-017-05317-w
太陽の光エネルギーを直接電気エネルギーに変換する太陽光発電素子（太陽”電池”）には様々な種類があり、現在量産されているものとして「シリコン系」や「化合物系」が挙げられる。これらは壊れにくく、高い変換効率を実現できる一方で、材料や製造のコストが比較的高いという課題がある。
そこで従来よりも低価格で製造できる素子として「ペロブスカイト型」が注目を浴びている。ペロブスカイトと呼ばれる結晶構造の材料を用いており、低コストにも関わらず従来のものに匹敵するエネルギー変換効率を実現する。更に柔軟かつ軽量なことから設置箇所の自由度の高さも特徴として挙げられる。
ペロブスカイト材料は有機アミン・金属・ハロゲンから構成され、各サイトのイオン半径などから計算される「耐力因子」は、新規材料の安定性を判断する上で重要な指標である。
アミン系水酸化物の一つであるヨウ化グアニジンは，PbI2と反応しないことが報告されている。前述の「耐力因子」の点ではSnI2はPbI2よりも不利にも関わらず、嘉治寿彦准教授の研究室ではヨウ化グアニジンとSnI2が反応することを発見し、太陽光発電素子の動作についても報告している。文責：N.S (大学院生)
There are various types of solar cells that convert the sun’s light energy directly into electrical energy, and the ones currently in mass production include silicon-based and compound-based solar cells. While these types of solar cells are difficult to break and can achieve high conversion efficiency, they have the problem of relatively high material and manufacturing costs.
In response, “perovskite solar cells” have been attracting attention as solar cells that can be manufactured at a lower cost than conventional cells. This new solar cell uses a material with a crystalline structure called perovskite, and despite its low cost, it achieves energy conversion efficiency comparable to that of conventional cells. In addition, they are flexible and lightweight, which allows for a high degree of flexibility in installation locations.
Perovskite materials are composed of organic amines, metals, and halogens, and the “resistance factor,” which is calculated from the ionic radius of each site, is an important indicator in determining the stability of a new material.
It has been reported that guanidine iodide (GI), one of the amine hydroxides, does not react with PbI2. Despite the fact that SnI2 is less favorable than PbI2 in terms of the aforementioned “resistance factor,” Prof. Toshihiko Kaji’s research group finds that GI and SnI2 do react, and reports on the operation of solar cells.
(Text by N.S. Graduate Student, Master’s course)
REFERENCE: Hybrid perovskite solar cells fabricated from guanidine hydroiodide and tin iodide: Hironobu Ishibashi, Mikimasa Katayama, Senku Tanaka & Toshihiko Kaji. (Scientific Reports) https://www.nature.com/articles/s41598-017-05317-w