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SCIENTIFIC AMERICAN July 2015

Outshining Silicon

日本発の期待の新人　ペロブスカイト太陽電池

By Varun Sivaram ／Samuel D. Stranks／Henry J. Snaith V. シバラム ／S. D. ストランクス／H. J. スネイス
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Sitting in a dimly lit bar in Japan, then graduate student Michael Lee was scribbling on a beer coaster as night fell, jotting down a list of chemical ingredients before he forgot them. Earlier that day scientists at Toin University of Yokohama had generously shared their groundbreaking recipe for making solar cells from a new material called perovskite rather than the usual silicon. The cells were only 3.8 percent efficient in converting sunlight to electricity, so the world had not taken notice. But Lee was inspired. After the 2011 fact-finding mission, he returned to Clarendon Laboratory at the University of Oxford, where all three of us worked at the time, and made a series of tweaks to the recipe. The changes yielded the first perovskite cell to surpass 10 percent efficiency. His invention sparked the clean-energy equivalent of an oil rush, as researchers worldwide raced to push perovskite cells even higher. 　日本の居酒屋の薄暗い明かりの中で，大学院生のリー（Michael Lee）はビールのコースターにペンを走らせていた。化学成分のリストを忘れないようにとメモしていたのだ。その日，桐蔭横浜大学の宮坂力（88ページの監修者紹介を参照）のグループが，通常のシリコンではなく「ペロブスカイト」と呼ばれる新材料で太陽電池を作る画期的なレシピを惜しげもなく教えてくれた。その太陽電池のエネルギー変換効率はわずか3.8％だったため世界からあまり注目されていなかったが，リーは触発された。
　この2011年の訪問後，リーは私たち3人が当時所属していた英オックスフォード大学クラレンドン研究所に戻り，教えられたレシピに一連の調整を加えた。その変更は功を奏し，変換効率が10％を超える最初のペロブスカイト太陽電池ができた。リーの発明はクリーンエネルギー版オイルラッシュの火付け役となり，世界中の研究者がペロブスカイト太陽電池の効率競争に参入した。
The latest record, set at 20.1 percent by the Korea Research Institute of Chemical Technology in November 2014, marked a fivefold increase in efficiency in just three years. For comparison, after decades of development state-of-the-art silicon solar cells have plateaued at about 25 percent, a target that perovskite researchers like us have squarely in our sights. We are also anticipating a commercial debut, perhaps through a spin-off company such as Oxford Photovoltaics, which one of us (Snaith) co-founded. 　最新の記録は2014年11月に韓国化学研究所が打ち立てた20.1％で，たったの3年で5倍になった。これとは対照的に，数十年にわたる技術開発の成果である最新型シリコン太陽電池の変換効率は約25％で頭打ちだ。私たちペロブスカイト研究者はこの25％を目標にしており，その達成が明確に視野に入ってきた。商品化も見込んでいる。私たちの1人，スネイスが共同で設立したオックスフォード・フォトボルタイクスなどのスピンオフ企業を介して提供することになるだろう。
Perovskites are tantalizing for several reasons. The ingredients are abundant, and researchers can combine them easily and inexpensively, at low temperature, into thin films that have a highly crystalline structure similar to that achieved in silicon wafers after costly, high-temperature processing. Rolls of perovskite film that are thin and flexible, instead of thick and rigid like silicon wafers, could one day be rapidly spooled from a special printer to make lightweight, bendable, and even colorful solar sheets and coatings. 　ペロブスカイトはいくつかの点で魅力的だ。原料が豊富にあり，それらを容易かつ低コスト，つまり低温で化学合成して薄膜を作製できる。この薄膜はコストのかかる高温加工が必要なシリコンウエハーの高度な結晶構造に似た構造を持つ。いつの日か，厚くて硬いシリコンウエハーではなく，薄くて柔軟なロール状のペロブスカイト薄膜が特殊なプリンターで高速印刷され，軽量で折り曲げ可能，さらにはカラフルな太陽電池のシートや被膜が作られる日が訪れるだろう。
Still, to challenge silicon’s dominance, perovskite cells will have to overcome some significant hurdles. The prototypes today are only as large as a fingernail; researchers have to find ways to make them much bigger if the technology is to compete with silicon panels. They also have to greatly improve the safety and long-term stability of the cells—an uphill battle. 　だが，シリコンが支配する市場にペロブスカイトが食い込むには，いくつかの重要な課題を克服しなければならない。現在の試作品は指の爪ほどの大きさだ。シリコン太陽電池パネルと張り合うつもりなら，大型化する方法を見つける必要がある。また，安全性と寿命を大幅に向上しなければならない。厳しい戦いが待っている。

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