HOME > Profile > SHIRAI, Yasuhiro
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- 305-0044 1-1 Namiki Tsukuba Ibaraki JAPAN [Access]
Research
PublicationsNIMS affiliated publications since 2004.
Research papers
- Dhruba B. Khadka, Yasuhiro Shirai, Masatoshi Yanagida, Hitoshi Ota, Andrey Lyalin, Tetsuya Taketsugu, Kenjiro Miyano. Defect passivation in methylammonium/bromine free inverted perovskite solar cells using charge-modulated molecular bonding. Nature Communications. 15 [1] (2024) 882 10.1038/s41467-024-45228-9 Open Access
- Dhruba B. Khadka, Masatoshi Yanagida, Yasuhiro Shirai. Assessing degradation in perovskite solar cells via thermal hysteresis of photocurrent and device simulation. Solar Energy Materials and Solar Cells. 281 (2025) 113319 10.1016/j.solmat.2024.113319 Open Access
- Xiaoqing Chen, Yasuhiro Shirai, Masatoshi Yanagida, Kenjiro Miyano. Photocarrier dynamics in perovskite-based solar cells revealed by intensity-modulated photovoltage spectroscopy. Physical Chemistry Chemical Physics. 20 [26] (2018) 17918-17926 10.1039/c8cp01227j
Books
- 白井 康裕, 柳田 真利. 非鉛系ハロゲン化金属ペロブスカイト太陽電池. ペロブスカイト太陽電池の最新開発・製造・評価・応用技術―高効率化・大面積化／安定性・耐久性向上／環境対応―. 株式会社 Andtech, 2023, 14.
- 白井 康裕. ペロブスカイト太陽電池の安定性向上，劣化機構の解明と性能評価法. 技術情報協会, 2018
Proceedings
- KHADKA, Dhruba Bahadur, SHIRAI, Yasuhiro, YANAGIDA, Masatoshi, MIYANO, Kenjiro. Exploring the Recombination Mechanism Induced by Carrier Transport Layers in Perovskite Solar Cells. 2018 IEEE 7th World Conference on Photovoltaic Energy Conversion. (2019) 0477-0480
- Dhruba B. Khadka, Yasuhiro Shirai, Masatoshi Yanagida, Kenjiro Miyano. Effect of Charge-Modulated Molecular Passivator on Methylammonium/Bromine-Free Inverted Perovskite Solar Cells. 2024 IEEE 52nd Photovoltaic Specialist Conference (PVSC). (2024) 0002-0004 10.1109/pvsc57443.2024.10749333
- Dhruba B. Khadka, Yasuhiro Shirai, Masatoshi Yanagida, Kenjiro Miyano. Effect of Bidentate Ligand Additive in Tin Perovskite Solar Cells. 2023 IEEE 50th Photovoltaic Specialists Conference (PVSC). (2023) 10.1109/pvsc48320.2023.10359837
Presentations
- KHADKA, Dhruba Bahadur, YANAGIDA, Masatoshi, SHIRAI, Yasuhiro. Exploration of Degradation in Perovskite Solar Cells via Thermal Hysteresis of Photocurrent and Capacitance. Asia-Pacific International Conference on Perovskite, Organic Photovoltaics and Optoelectronics (IPEROP25). 2025
- KHADKA, Dhruba Bahadur, SHIRAI, Yasuhiro, YANAGIDA, Masatoshi, MIYANO, Kenjiro. Modulating Defects in Wide Bandgap Tin Perovskite Solar Cells through Molecular Passivation. PVSEC-35. 2024 Open Access
- KHADKA, Dhruba Bahadur, YANAGIDA, Masatoshi, SHIRAI, Yasuhiro. Investigation of Degradation in Perovskite Solar Cells Using Thermal Hysteresis of Photocurrent. 21th Next Generation Photovoltaic Power Generation Systems Symposium. 2024
Misc
- 白井 康裕. ペロブスカイト太陽電池を用いた屋内環境光発電. ケミカルエンジニヤリング. (2019) 817-823
- 白井 康裕. 低温プロセスを用いた高耐久性ペロブスカイト太陽電池の開発. Fine Chemicals. (2018) 20-28
- 白井 康裕. 半透明ペロブスカイト太陽電池による耐久性の向上. Optical Alliance. (2018) 27-31
Published patent applications
Society memberships
応用物理学会, フラーレン・ナノチューブ・グラフェン学会
Research Center for Energy and Environmental Materials (GREEN)
ペロブスカイト太陽電池の開発
太陽電池，ペロブスカイト太陽電池，薄膜素子
Overview
従来技術では電力の高コスト体質増長や設置場所の制約等により継続した普及は困難である。本研究では、従来技術の壁を突破する画期的な次世代素材を目指し、ペロブスカイト結晶を用いる太陽電池開発を推進している。
ペロブスカイト太陽電池の特徴は、100℃程度の低温塗布プロセスで作製可能で、その変換効率は25％を超えるなど優れた特性がある。ただし、耐久性や大面積化には課題があり実用化に至っていない。本研究では、低温プロセスで成膜可能な新規材料や作製プロセスを開発し、これらの問題の解決を目指す。
Novelty and originality
● 効率20％超で1000時間を超える耐久性
● 100℃未満のデバイス作製プロセス
● 高効率・高耐久性（連続発電4000時間超）の半透明太陽電池
Details
ペロブスカイト太陽電池は塗布プロセスと100℃未満のアニーリング処理の繰り返しで作製できるため、Roll-to-rollなどを適用する事が可能である。また、当初は耐久性に課題があったが、新規インターフェース材料開発により高温（85℃）環境で1000時間超の連続発電後も初期値の７割以上の変換効率を維持するペロブスカイト太陽電池の開発も可能となった。
また、室温程度の環境では4000時間を超える連続発電も可能である。
半透明な素子も容易に作れる事から、将来的にはこれまで太陽電池の導入が困難であった窓や建材への適用も可能である。
将来的には、ペロブスカイト太陽電池の多接合化により、光電変換効率が30％を超える素子の実現も可能と考えられる。
Summary
低温プロセスによる効率20％超（１cm角）デバイスを実現した。さらに劣化メカニズム解析により新規インターフェース材料を開発し、1000時間超の高耐久性を実現した。今後は実用化を見据えた研究として、これまでの変換効率や耐久性を維持しつつ、素子の大面積化を進める必要がある。
