ペロブスカイト太陽電池の最大の課題は耐久性です。水分・酸素・熱・紫外線によって急速に劣化するペロブスカイト層を守る「封止（エンキャプスレーション）技術」は、商業化実現の鍵を握っています。
なぜペロブスカイトは劣化しやすいのか
ペロブスカイト（ABX₃）の代表材料であるMAPbI₃やFAPbI₃は以下の要因で劣化します。
- 水分（H₂O）：水分子がペロブスカイト格子に侵入し、MA⁺（メチルアンモニウム）が分解。PbI₂が生成し急激に変換効率が低下
- 酸素（O₂）：紫外光と酸素の組み合わせがさらに劣化を加速（光酸化分解）
- 熱：85℃環境でMA⁺が揮発し組成が変化。FA系は比較的耐熱性が高い
- 紫外線：高エネルギーの紫外光が直接ペロブスカイト構造を破壊
封止の目標：IEC 61215規格
市販の太陽電池モジュールは国際標準規格IEC 61215に準拠する必要があります。ペロブスカイト太陽電池が商業製品として認められるにはこれを満たさなければなりません。
| 試験項目 | 条件 | ペロブスカイトの現状 |
|---|---|---|
| 湿熱試験 | 85℃/85% RH、1000時間 | ○ 先進封止で合格報告あり |
| 温度サイクル試験 | −40〜85℃、200サイクル | ○ 多数の報告 |
| 紫外線試験 | UV-A 60kWh/m²照射 | △ 課題あり（UVカット封止で改善） |
| 熱斑試験（ホットスポット） | 局所温度上昇 | △ 研究段階 |
| 系統的長期試験（20年） | 屋外実測 | × 実績なし（新技術のため） |
主要な封止アプローチ
1. ガラス/ガラス封止（最高バリア性）
ペロブスカイトセルを2枚のガラスで挟み、エッジをシーラントで密封する構造。東芝などのガラス型大面積モジュールで採用。
- 水蒸気透過率（WVTR）：<10⁻⁵ g/m²/day（最高水準）
- 欠点：重い・フレキシブル化不可
2. ガラス/フォイル封止
表面をガラス、裏面をバリアフィルムで封止。軽量化と高バリア性を両立。シリコン太陽電池モジュールで実績のあるEVAシート等を応用。
3. バリアフィルム/フィルム封止（フレキシブル型）
積水化学などのフレキシブルフィルム型で採用。SiN・Al₂O₃などの無機酸化物薄膜を多層積層した高バリアフィルムを使用。
- WVTR：<10⁻⁴〜10⁻⁶ g/m²/day（グレードにより異なる）
- 曲面・大面積への対応が容易
4. 原子層堆積（ALD）封止
セル全面をALD法でAl₂O₃・TiO₂などの極薄無機層で被覆。ピンホールのない完全なバリアを形成できるが、製造コストが高い。
耐久性改善の最新動向（2024〜2025年）
- ディメンショナルエンジニアリング：3D/2Dペロブスカイトのハイブリッド構造でHI/水分耐性を向上（2D層が疎水性バリアとして機能）
- 自己修復材料：応力・湿度で傷んだ格子が自動的に再結晶化する材料の研究
- イオン移動抑制：ペロブスカイト内のイオン移動（劣化の原因の一つ）を界面改質で抑制
- 国際標準化の進展：IEC TC82（太陽電池技術委員会）でペロブスカイト専用の試験規格策定が進行中