産業技術総合研究所は、有機薄膜太陽電池の変換効率を2.2倍に向上することに成功した。
今回の成果は、同研究所の宮寺哲彦研究員らが、有機薄膜太陽電池の開発において、結晶成長技術を駆使することで、吸収した光エネルギーを効率よく電荷に変換し、効率よく電荷を取り出せる理想的な構造の発電層を構築することに成功したもの。
有機薄膜太陽電池では、正の電荷を運ぶドナー材料と負の電荷を運ぶアクセプター材料がランダムに混ざったバルクヘテロジャンクションと呼ばれる構造が主流となっており、この構造がランダムに混ざった構造のため、これまで、発電層を構成する各材料の結晶構造や混ざり方を制御することが難しく、発電効率の向上の妨げになっていた。
本研究グループは、この種の化合物太陽電池でよく使われる結晶成長手法を、バルクヘテロジャンクション構造の有機薄膜太陽電池の作製手法である共蒸着法に初めて適用して、電荷が効率よく流れる理想的なバルクヘテロジャンクション構造を構築するのに成功した。
今回開発した方法により効率の良い電荷生成、電荷取り出しが実現され、光電変換効率が1.85％から4.15％へ、約2.2倍向上することを実証できた。
今後、この手法をさまざまな有機半導体材料に適用し、有機薄膜太陽電池のさらなる高効率化を実現させることで、フレキシブルで安価な太陽電池の実用化につながると考えられる。
本研究成果は、米国化学会発行の「ACS Applied Materials and Interfaces」に近く掲載される予定。
