ペロブスカイト太陽電池 技術革新

n-i-p構造とp-i-n構造の比較分析
最新研究動向と産業化への道筋

34.85%
タンデムセル最高効率
26.7%
単接合セル最高効率
>45%
理論効率上限

エグゼクティブサマリー

技術的ブレークスルー

ペロブスカイト太陽電池（PSCs: Perovskite Solar Cells）は、従来のシリコン技術の理論的限界を超え、 次世代の高効率太陽エネルギーソリューションを実現する革新的な技術です。 特にタンデムセル技術により、34.9%の認証効率を達成しています1。

1 出典: NREL Best Research-Cell Efficiency Chart (Rev. 07-01-2025)
• ペロブスカイト/シリコンタンデム: 34.9%（LONGI）
• III-V/シリコンタンデム: 36.1%（Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems/AMOLF）
• ペロブスカイト/CIGS: 26.3%（Seoul National University/Korea Research Institute of Chemical Technology）
• ペロブスカイト/有機: 23.4%（National University of Singapore/Solar Energy Research Institute of Singapore）
• 単接合ペロブスカイト: 26.1%（National University of Singapore/Solar Energy Research Institute of Singapore）

商業化への道筋

p-i-n（反転型）構造は、低コストで大規模な製造に適した特性を持ち、 ロール・トゥ・ロール印刷などのスケーラブルな製造技術との互換性が高く、 商業化において重要な役割を果たしています。

製造コストの優位性

溶液プロセスによる低温製造（150-200℃）により、従来のシリコン太陽電池の製造コストを大幅に削減。 大面積化が容易で、フレキシブル基板への応用も可能。

スケーラブル製造技術

ロール・トゥ・ロール印刷、スピンコーティング、スプレーコーティングなど、 既存の印刷技術を活用した連続製造プロセスの実現により、産業化への道筋が明確化。

市場参入戦略

建材一体型（BIPV）や軽量フレキシブルモジュールなど、従来技術では困難な新市場の開拓により、 差別化された価値提案が可能。既存の太陽光発電市場への段階的参入も視野に入る。

主要な課題

  • 実環境下での長期的な安定性の確保
  • 製造プロセスのスケーラビリティ向上
  • 鉛毒性に関連する環境問題の解決

ペロブスカイト太陽電池の特徴

高い光吸収係数

直接バンドギャップにより、わずか500nmの薄膜で効率的な光吸収を実現

調整可能なバンドギャップ

組成調整により1.15〜3.1eVの範囲でバンドギャップを自由に設計可能

低コスト製造

溶液プロセスによる低温製造で、大幅なコスト削減を実現

太陽光スペクトルと波長選択性

太陽光スペクトルとペロブスカイト組成別感度特性

代表的な7種類のペロブスカイト組成による感度特性の比較
※ 感度曲線は一般的なバンドギャップ値に基づく推定値です

注意: 表示されている感度ピーク位置や半値幅は、一般的なバンドギャップ値に基づく推定値です。 実際のEQE（外部量子効率）は、薄膜品質、界面特性、測定条件により大きく変動します。

波長選択性の特徴

CsPbBr₃（2.4eV）
超短波長、420nm付近
MAPbBr₃（2.3eV）
短波長、445nm付近
CsPbI₃（1.73eV）
中短波長、460nm付近
MAPbI₃（1.55eV）
標準、500nm付近
FAPbI₃（1.48eV）
中長波長、520nm付近
FASnBr₃（1.75eV）
長波長、600nm付近
FASnI₃（1.41eV）
超長波長、670nm付近

感度特性の優位性

広帯域吸収

単一材料で300-1100nmの広い波長範囲をカバーし、 従来のシリコン太陽電池を上回る吸収特性を実現

高感度設計

薄膜構造により短波長光の高感度化が可能で、 曇天や低照度条件でも優れた発電性能を維持

スペクトル調整

ハロゲン置換により感度ピークを調整可能で、 用途に応じた最適化設計が実現

技術仕様と性能指標

CsPbBr₃
2.4eV
MAPbBr₃
2.3eV
CsPbI₃
1.73eV
MAPbI₃
1.55eV
FAPbI₃
1.48eV
FASnBr₃
1.75eV
FASnI₃
1.41eV

詳細解説へのナビゲーション

デバイス構造

n-i-p vs p-i-n構造の詳細比較

研究動向

最新の効率記録と材料開発

産業化

商業化への課題と解決策

将来展望

次世代技術と市場予測

参考文献

1. NREL Best Research-Cell Efficiency Chart (2025年9月)

2. ペロブスカイト太陽電池の最新技術と国内外の開発動向 - 技術セミナー (2025年9月)

3. グリーンイノベーション基金 - 経済産業省 (2025年度)

4. 次世代型太陽電池戦略 - 政府戦略 (2025年)

5. 富士経済調査 - ペロブスカイト太陽電池市場予測 (2025年)

※ 効率記録はNREL公式データに基づく（2025年9月時点）