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【この講座で学べること】
・ペロブスカイト太陽電池の基礎と特徴
・デバイスの作り方と材料・構造
・高効率化の技術と性能評価
・耐久性と劣化のメカニズム
・大面積化・量産化・製造コスト
・新しい用途と材料技術
・社会実装に向けた課題と展望
【講座概要】
ペロブスカイト太陽電池は、軽量・薄型・フレキシブル化が可能で、従来の太陽電池では設置が難しかった場所への展開も期待される次世代の太陽電池です。変換効率の向上に加え、耐久性、大面積化、量産化、低コスト化など、実用化に向けた研究開発が進んでいます。
本講座では、ペロブスカイト太陽電池の基本原理、材料・デバイス構造、作製方法、性能向上、耐久性、製造技術、コストについて体系的に解説します。さらに、宇宙用途や非鉛系材料、実証試験などの最新の研究開発にも触れ、社会実装に向けた課題と展望を紹介します。
基礎から実用化までを幅広く学ぶことで、ペロブスカイト太陽電池の技術が現在どの段階にあるのかを理解するとともに、今後の社会実装の方向性や技術開発の在り方を考えるための知識を身につけていただくことを目的とします。
１．ペロブスカイト太陽電池の最近の動向と実証試験
1.1 国内外の研究開発・実用化の動向
1.2 実証試験の概要
1.3 実証試験の事例
1.4 今後の展望
２．ペロブスカイト太陽電池、なぜ注目されているのか
2.1 ペロブスカイト太陽電池とは
2.2 従来型太陽電池との違い
2.3 ペロブスカイト材料の特徴
2.4 軽量・フレキシブル化の可能性
2.5 期待される用途と市場
３．最も簡単なペロブスカイト太陽電池の作り方
3.1 ペロブスカイト太陽電池の基本構造
3.2 素子作製の基本プロセス
3.3 使用する材料と各層の役割
3.4 ペロブスカイト層の形成
3.5 素子作製上のポイント
3.6 発電特性の評価方法
４．ペロブスカイト太陽電池はどのように開発されたのか
4.1 ペロブスカイト太陽電池の誕生
4.2 研究開発の歴史
4.3 変換効率向上の軌跡
4.4 主要な技術革新
4.5 実用化に向けた研究の進展
５．ペロブスカイト太陽電池のETL層、HTM層、透明導電膜
5.1 ペロブスカイト太陽電池のデバイス構造
5.2 電子輸送層（ETL）の役割
5.3 正孔輸送層（HTM）の役割
5.4 透明導電膜の種類と特徴
5.5 各層の界面と電荷輸送
5.6 材料選択とデバイス性能
６．ペロブスカイト太陽電池の性能向上とヒステリシス
6.1 太陽電池の性能を決める要因
6.2 変換効率向上の基本的な考え方
6.3 電流−電圧特性
6.4 ヒステリシス現象とは
6.5 ヒステリシスの原因と評価
6.6 性能評価における注意点
７．高効率化に向けた結晶品質の向上
7.1 ペロブスカイト結晶の形成過程
7.2 結晶粒と結晶性
7.3 結晶欠陥とトラップ
7.4 結晶品質が発電性能に及ぼす影響
7.5 結晶品質を向上させる方法
7.6 高効率化に向けた材料・プロセス技術
８．耐久性試験と劣化機構の解析
8.1 ペロブスカイト太陽電池の耐久性
8.2 熱・光・水分による劣化
8.3 耐久性・加速劣化試験
8.4 劣化機構の解析
8.5 デバイス構造と封止技術
8.6 長寿命化に向けた取り組み
９．宇宙用太陽電池としての検討
9.1 宇宙用太陽電池に求められる性能
9.2 ペロブスカイト太陽電池の可能性
9.3 軽量化・高出力化のメリット
9.4 宇宙環境における耐久性
9.5 放射線・温度環境への対応
9.6 宇宙利用に向けた課題
１０．ペロブスカイト太陽電池の製造技術の課題
10.1 小面積セルから大面積モジュールへ
10.2 大面積成膜技術
10.3 塗布・印刷プロセス
10.4 大面積化に伴う性能低下
10.5 モジュール化技術
10.6 量産化に向けた製造技術の課題
１１．非鉛系ペロブスカイト太陽電池の検討
11.1 鉛を使用することの課題
11.2 非鉛系ペロブスカイト材料
11.3 スズ系ペロブスカイトの特徴
11.4 非鉛系材料の性能と課題
11.5 安定性・耐久性の課題
11.6 環境負荷低減に向けた取り組み
１２．ペロブスカイト太陽電池の製造コスト
12.1 ペロブスカイト太陽電池のコスト構造
12.2 材料コスト
12.3 製造プロセスと設備コスト
12.4 大面積化・量産化によるコスト低減
12.5 従来型太陽電池とのコスト比較
12.6 低コスト化に向けた課題
１３．ペロブスカイト太陽電池の社会実装に向けて
13.1 実用化に向けた技術課題
13.2 信頼性・耐久性の確保
13.3 安全性・環境面での課題
13.4 設置場所・用途の拡大
13.5 量産化とコスト低減
13.6 社会実装に向けた課題と展望
【質疑応答】
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