東北大学大学院の加藤俊顕准教授らの研究グループは、透明でフレキシブルな半導体原子シートである「遷移金属ダイカルコゲナイド」を用いて可視光透過率約80%の非常に高い透明性を持つ太陽電池を開発。実用デバイスを駆動できるレベルの発電を実証した。
太陽電池は透明であれば、ビルの窓ガラス、車のフロントガラス、眼鏡、人体の皮膚、ビニールハウスなど様々な環境で太陽光発電が可能となる。そのため、エネルギー問題と環境問題の解決への貢献が期待されている。しかし、従来の透明太陽電池は、可視光透過率が60%程度以下であり、目視で存在がはっきり確認できる「半透明な太陽電池」がほとんどだった。
研究グループは、原子オーダーの厚みをもつ半導体2次元シートである遷移金属ダイカルコゲナイド（TMD）に注目した。2017年にショットキー発電と呼ばれるTMD用の新規発電機構を提唱。今回、透明電極として酸化インジウムスズ（ITO）電極を活用し、可視光透過率約80%の肉眼でほぼ存在が認識できないレベルの高透明太陽電池の開発に成功した。
さらに、TMD太陽電池のナノスケール基本ユニットの最適構造を見出し、これらを1cm2に集積化することにより実用デバイスを駆動できるレベルの電力（420pW）が発電可能であることを実証した。今後は、複数の基板を接続した大規模モジュール化を進め、多くの実用デバイスが駆動可能な大電力発電の実現を検討している。
今回開発した技術により、今後身の回りの様々な生活環境で微小エネルギー発電が可能となり、エネルギー問題と環境問題を同時に解決可能な革新的社会貢献が期待できるとしている。
論文情報：【Scientific Reports】Fabrication of near-invisible solar cell with monolayer WS2
