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
- Dhruba B. Khadka, Masatoshi Yanagida, Roji Sahara, Yasuhiro Shirai. Surface Passivation of Sn-Based Wide Band Gap Perovskite Solar Cells Using Functional Molecules. Conference Record of the IEEE Photovoltaic Specialists Conference. 1 (2025) 0680-0682 10.1109/pvsc59419.2025.11133091
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
- 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
- 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, Masatoshi Yanagida, Roji Sahara, Yasuhiro Shirai. Surface Passivation of Sn-Based Wide Band Gap Perovskite Solar Cells Using Functional Molecules. 2025 IEEE 53rd Photovoltaic Specialists Conference (PVSC). (2025) 0680-0682 10.1109/pvsc59419.2025.11133091
Presentations
- KHADKA, Dhruba Bahadur, YANAGIDA, Masatoshi, WANG, Ying-Chiao, SHIRAI, Yasuhiro. Tin-Based Perovskite Solar Cells with Terpyridine-Zinc(II) Coordination Nanosheet. Materials Research Meeting 2025 (MRM 2025). 2025
- FATIMA Shanas, KHADKA, Dhruba Bahadur, YANAGIDA, Masatoshi, Sunil Kumar Singh, SHIRAI, Yasuhiro. Tailoring AgBiI₄ Lead-Free Solar Cells Using Alkali Halide Additive. 86th JSAP AUTUMN Meeting (第86回応用物理学会秋季学術講演会). 2025
- KHADKA, Dhruba Bahadur, シュクラ アマン, Chunqing Li, Masahiro Rikukawa, Yuko Takeoka, SAHARA, Ryoji, YANAGIDA, Masatoshi, SHIRAI, Yasuhiro. Effect of Fullerene-Based Functional Derivatives in Sn-Perovskite Solar Cells. 86th JSAP AUTUMN Meeting (第86回応用物理学会秋季学術講演会). 2025
Misc
- 白井 康裕. 室内でも蛍光灯でも発電できる屋内・屋外両用、高効率次世代太陽電池. クリーンエネルギー. (2020) 18-26
- 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
- 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
Published patent applications
- ペロブスカイト太陽電池およびその製造方法 (2024)
- ペロブスカイト太陽電池およびその製造方法 (2025)
- ペロブスカイト太陽電池およびその製造方法 (2018)
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。
