一つ目の課題である耐久性について、発電を担うペロブスカイト層は、水分、熱、酸素、光などの影響を受けやすいことからシリコン型太陽電池と比べて耐久性が低く、耐用年数が短いという問題があります。水分や熱、酸素などの影響は保護部材を用いることで防ぐことが可能ですが、長時間光が当たり続けるとペロブスカイト結晶を形成するハロゲンイオンが移動し、結晶が壊れ発電しなくなってしまいます。ペロブスカイト太陽電池は光が当たらないと発電しないにもかかわらず、光が当たり続けると発電しなくなるという相反する二つの性質があります。発電効率を維持しながら耐久性を向上するには高い技術的なハードルがあります。

二つ目の課題は、ペロブスカイト層が有する凹凸によって安定した量産ができないことです。たとえば凸の部分では、HTL層を塗布した際に完全には覆えない箇所が出てしまい、飛び出たペロブスカイト層が電極と触れ、ショート^※してしまうことがあります。ショートしている箇所が一つでもあると、全体の発電効率が大きく下がります。面積が大きくなればなるほど、ショートする箇所が増えてしまうため、大面積で安定して量産することが難しくなってしまいます。

• ※電気回路が故障し、電極が機能しなくなってしまうこと

太陽電池はいかに発電を効率よく、長く稼働させられるかが重要であり、ペロブスカイト太陽電池がもつ二つの課題は、普及への障壁となっていました。そうした中、キヤノンはこれまでの課題を解決するまったく新しい高機能材料を開発しました。
この高機能材料はペロブスカイト層の劣化原因となっていたハロゲンイオンの移動を防止するとともにペロブスカイト層で発生した電荷を流すという二つの機能を持っています。
新開発の高機能材料をペロブスカイト層とHTL層の間に塗布し、新しく層を設けることで、高い発電効率を維持したまま耐久性を高めることが実証されました^※。この高機能材料によってペロブスカイト層の凹凸を均一に覆うことができ、安定した量産を実現できます。また、耐久性が向上することにより、保守・修繕の負担が軽くなるというメリットもあります。

• ※ペロブスカイト太陽電池の生みの親である桐蔭横浜大学との共同研究によって実証