新型太陽電池が世界記録達成、髪の毛の1000分の1の薄さで窓ガラスにも応用

オーストラリアのニューサウスウェールズ大学（UNSW）の研究チームが、アンチモンカルコゲナイド太陽電池で変換効率10.7%を達成し、この材料の世界記録を樹立した。研究成果は2026年1月20日、Nature Energy誌に掲載された。

研究を主導したXiaojing Hao教授率いるチームは、CSIRO（オーストラリア連邦科学産業研究機構）による独立認証で10.7%の効率を記録した。研究室内では11.02%に達している。この成果により、アンチモンカルコゲナイドは太陽電池の世界記録を追跡する国際的なSolar Cell Efficiency Tablesに初めて掲載された。

アンチモンカルコゲナイドは次世代タンデム太陽電池の上層セル候補として注目されている素材だ。タンデム太陽電池は複数の太陽電池を積層し、それぞれが異なる波長の光を吸収することで発電効率を高める技術である。シリコン太陽電池と組み合わせる上層セルの最適材料を世界中の研究者が探しており、アンチモンカルコゲナイドはその有力候補の1つとなっている。

この材料には4つの大きな利点がある。第1に、豊富で低コストな元素から構成される。第2に、無機材料であるため経時劣化に強く安定性が高い。第3に、光吸収係数が高く、わずか300ナノメートル（髪の毛の約1000分の1の厚さ）の層で効率的に太陽光を捕捉できる。第4に、低温成膜が可能なため製造時のエネルギー消費が少なく、大規模で低コストな生産に適している。

しかし2020年以降、効率は10%で停滞していた。UNSWチームは硫黄とセレンの不均一な分布が「エネルギーバリア」を形成し、光によって生成された電荷の移動を妨げていることを突き止めた。

第一著者のChen Qian博士は「元素の分布が均一であれば、電荷は吸収層内を容易に移動できる。しかし分布が不均一だと電荷が捕捉され、太陽光から電気への変換効率が低下する」と説明する。

解決策は製造過程での少量の硫化ナトリウムの添加だった。これにより太陽光吸収層を形成する化学反応が安定化し、元素分布の均一性が向上した。チームは水熱堆積プロセスの基本的な化学メカニズムも解明しており、今後の材料開発を加速させる知見を得た。

応用範囲も広い。タンデム太陽電池のほか、超薄型で半透明という特性を活かした透明太陽光窓、室内光スペクトルとのバンドギャップマッチングを利用した室内用太陽電池（スマートバッジ、電子ペーパーディスプレイ、自己給電センサーなど）への応用が期待される。

UNSWのスピンアウト企業Sydney Solarはすでに窓用ソーラーステッカーの量産化に取り組んでいる。研究チームのJialiang Huang博士は「この発見は持続可能な太陽光発電製造における重要なマイルストーンだ。化学メカニズムを理解することで、より効率的でコスト効果が高く、耐久性のある太陽光技術をさまざまな用途に製造できる」と述べた。

Chen Qian博士は今後数年で化学パッシベーション（表面処理）により欠陥をさらに減らし、効率12%を目指すとしている。低コストで安定性の高い次世代太陽電池の実用化に向け、重要な一歩を踏み出した形だ。