鉛カルボキシレートの表面処理が、メートル級ペロブスカイトモジュールの22.0％効率を支えた

南京大学の肖科（Xiao Ke）助教と谭海仁（Hairen Tan）教授が率いる研究チームは、Renshine Solarと共同で、メートル級ペロブスカイト太陽電池モジュールの大面積化に関する成果を報告した。Natureに2026年8月12日付でオンライン掲載された論文では、鉛カルボキシレートによる表面不動態化を用い、0.72平方メートルの単接合モジュールで全面積ベースの認証変換効率22.0％、定常出力158.4Wを実証している。101415

この成果の焦点は、小面積の研究用セルで得られてきた高効率を、製造や信頼性評価を意識した大面積モジュールへどう移すかという課題にある。ただし、今回提供された資料から明確に確認できるのは、主にモジュールの効率、出力、信頼性試験に関する結果だ。耐久性や実地発電量、過去の記録との詳細な比較については、追加の一次データが必要になる。

3種類の溶媒と真空支援結晶化を組み合わせた製造工程

研究チームは、以下の3種類からなる前駆体溶媒系を使用した。

• 2-メトキシエタノール
• 1,3-ジオキソラン
• ジメチルスルホキシド（DMSO）

この溶媒系に真空支援結晶化を組み合わせ、ペロブスカイト薄膜を形成した。南京大学の説明によると、結晶化の過程で薄膜表面にはヨウ化ホルムアミジニウム（FAI）が多く存在する「保護ベース層」が自発的に形成される。その後、表面不動態化剤として鉛カルボキシレートを適用した。1

この2段階の設計が今回の手法の中心だ。溶媒系と結晶化工程で薄膜表面の状態を整え、続く鉛カルボキシレート処理で欠陥を不動態化する。これにより、ペロブスカイト層と隣接する電荷輸送層の界面特性を改善することを狙っている。使用された鉛カルボキシレートの一つとして、鉛ジオレエート（Pb(OA)₂）が挙げられている。56

0.72平方メートルで22.0％、小型モジュールでは24.0％

研究チームが示した主な認証結果は、モジュールの面積定義とともに見る必要がある。

• 810平方センチメートルの開口面積モジュール：認証変換効率24.0％ 14
• 0.72平方メートルの全面積モジュール：認証変換効率22.0％ 1014

大型モジュールは縦1.2メートル、横0.6メートルで、標準試験条件下における定常出力は158.4Wだった。514

ここで重要なのは、24.0％が小型モジュールの「開口面積」を基準にしている一方、22.0％は大型モジュールの「全面積」を基準にしている点だ。異なる面積定義の数値を単純に並べると、性能を直接比較できるように誤解される可能性がある。

大面積化で表面不動態化が重要になる理由

ペロブスカイト薄膜には欠陥や化学的に不安定な界面が存在し、電荷の再結合や出力低下につながることがある。小さなセルで均一に処理するよりも、1平方メートルに近い面積へ同じ処理をムラなく施す方が難しい。

提供された研究報告では、鉛カルボキシレートの処理は、従来のアンモニウム系不動態化剤とは異なる化学的アプローチと説明されている。単に表面を覆うだけでなく、ペロブスカイト表面と反応して化学結合を形成し、界面のエネルギー準位の整合や電荷輸送、大面積にわたる処理の均一性を改善したという。15

この説明は、なぜ大面積モジュールの性能向上につながり得るのかを示す材料にはなる。しかし、今回の資料には、アンモニウムハライド系の不動態化剤との完全な定量比較は含まれていない。また、湿度、熱、連続照明、熱サイクルといった各ストレス条件について、劣化率を個別に比較したデータも確認できない。

したがって、現時点で最も確実に評価できるのは、実際に示されたモジュール性能と信頼性試験の合格であり、あらゆる環境条件で従来手法を上回るとまで結論づけることではない。

IEC 61215・IEC 61730の試験にも合格

報告によれば、モジュールは太陽電池モジュールの設計認証・型式承認に関わるIEC 61215と、安全性に関するIEC 61730の全試験シーケンスを通過した。19

効率の測定結果だけでなく、標準化された信頼性・安全性評価を含む点は、研究室レベルのセル実証から実用化を見据えたモジュール実証へ進むうえで重要だ。

また、研究に関する報道では、最大出力点追跡（MPPT）を2,200時間行った後も、初期効率の**96％**を維持したとされている。4 ただし、提供された資料だけでは試験の全条件を再構成できず、同一条件で試験した結晶シリコンモジュールとの直接比較もできない。

実地発電量については、確認できる範囲に限界

一部の報道では、大規模な地上設置実証において、定格容量あたりの発電量が同じ場所に設置された結晶シリコンモジュールを上回ったと説明されている。111415

一方、今回提供された資料は、2026年3月から5月にかけての「1MWのペロブスカイト設備」と「3.5MWのシリコン設備」の比較について、詳細な月別発電量や容量あたりの数値を裏付けていない。温度や光強度によって優位性がどの程度変化したのかを定量的に示すデータも確認できない。

資料から慎重に導ける結論は、ペロブスカイトモジュールが容量あたりの発電量で有利だったとする実地発電の報告がある、というところまでだ。月ごとの完全な比較や、気象条件との具体的な因果関係まで検証するには、詳細な一次データが必要になる。

研究史上の位置づけ：小型セルの記録とは別の成果

今回のNature論文は、大面積モジュールの製造工程と性能を統合したマイルストーンとして捉えるのが適切だ。小型セル、タンデム型デバイス、面積定義の異なるモジュールの効率記録と、すべてを直接比較できるわけではない。

提供された証拠からは、研究チームの過去の17.2％効率のScience論文との詳細な比較は確認できない。また、中国科学院に帰属される28.04％のペロブスカイト・有機タンデムの認証記録についても、この資料群だけでは裏付けられていない。これらは今回の成果の意義に組み込むのではなく、現時点では未確認の主張として扱うべきだ。

まとめ

南京大学とRenshineのチームは、2-メトキシエタノール、1,3-ジオキソラン、DMSOの3溶媒系、真空支援結晶化、そして鉛カルボキシレート不動態化を組み合わせ、0.72平方メートルのペロブスカイトモジュールで全面積認証効率22.0％、定常出力158.4Wを実証した。810平方センチメートルの小型モジュールでは、開口面積基準で24.0％に達した。14514

加えて、モジュールはIEC 61215およびIEC 61730の試験を通過したと報告されている。小面積セルの高効率を、メートル級のモジュールと標準化された信頼性評価へつなげた点で、今回の成果は注目に値する。

ただし、従来の不動態化剤に対する劣化特性の詳細な優位性、実地発電量の月別比較、温度・光強度との関係、過去の効率記録やタンデム記録との比較については、同じ確度で断定できるだけのデータが今回の資料にはない。