シンガポール国立大学の研究チームは、26.4平方センチメートルの有効面積で1%の電力変換効率（PCE）を達成した、画期的なペロブスカイト・有機タンデム太陽電池を開発しました。この太陽電池は、この種のデバイスとしては世界新記録を樹立しました。この研究成果は、ネイチャー誌最新号に掲載されました。

研究チームは、新たに開発されたタンデムセルは超薄型と柔軟性を兼ね備えており、将来的にはドローン、スマートテキスタイル、ウェアラブルデバイスなどのAI搭載機器に直接統合してクリーンエネルギーを提供することが可能になると強調した。

画期的なイノベーション：狭バンドギャップ有機吸収体

この進歩の核となるのは、研究チームが開発した先駆的な狭バンドギャップ有機吸収体です。この吸収体は精密な「光子トラップ」として機能し、近赤外（NIR）領域の光子を効率的に捕捉することで、薄膜タンデム太陽電池開発における長年の技術的ボトルネックを克服することに成功しました。

ペロブスカイトや有機半導体材料の調整可能なバンドギャップは理論上の効率限界を超える可能性を秘めていますが、NIR 吸収が低いことが進歩を妨げ続けています。

革新的な分子設計

この課題を解決するため、研究チームは非対称有機アクセプターを考案しました。この構造は、光吸収範囲を深近赤外領域まで拡張するだけでなく、十分な電荷分離駆動力を維持しながら、高度に秩序化された分子配列を可能にします。超高速分光法とデバイス物理解析により、研究チームはこの設計が最小限のエネルギー損失で効率的な電荷収集を実現することを確認しました。

デバイスの統合とパフォーマンス

研究者たちは実際に、この高性能有機サブセルをトップペロブスカイトセルと積層し、透明導電性酸化物中間層を介して一体化しました。主な成果は以下のとおりです。

● 27.5 cm0.05のマイクロデバイスの場合、2%のPCE

● 標準的な26.7 cm1のデバイスの場合、2%のPCE

● 26.4 cm1セルの独立認証効率は2%

この成果は、ペロブスカイト有機タンデムセルの記録を破っただけでなく、同サイズのペロブスカイトCIGSセルや単接合ペロブスカイトセルの性能をも上回ります。