科学技術振興機構の研究事業、有機薄膜太陽電池の光エネルギー損失低減に成功

科学技術振興機構（JST）は、JST戦略的創造研究推進事業において、理化学研究所、創発物性科学研究センターと京都大学の大学院工学研究科のメンバーで構成された共同研究チームが、有機薄膜太陽電池（OPV）の光エネルギー損失を無機太陽電池並みまで低減することに成功したことを発表した。

半導体ポリマーをプラスチック基板に塗布して薄膜化して作製するOPVは、コストや環境負荷を抑えることが可能であり、大面積化が容易なので、軽量で柔軟という特長を持った次世代の太陽電池として注目されている。

しかし、これまでのOPVは、光エネルギー損失が約0.7～1.0eVと、市販のシリコン太陽電池などが示す値の0.5eV以下と比較して高いことが問題点であり、実用化には、太陽光エネルギーを電力に変換する効率である「エネルギー変換効率」の向上が必須課題であった。

今回、理化学研究所のチームは、2012年に開発した「PNTz4T」の分子構造に改良を加えた、新開発の半導体ポリマー「PNOz4T」を用いることで、OPVの光エネルギー損失を約0.5eVにまで低減し、エネルギー効率を最大で9％という高い値を得ることに成功したものである。

さらに、京都大学のチームは、「PNOz4T」のエネルギー損失が小さい要因について、分光法を用いて詳細に解析を行った。

エネルギーの高い状態から低い状態に変化するエネルギー差が駆動力となり電力を生じるが、この駆動力がエネルギー損失の一因となっていた。「PNOz4T」では、このエネルギー差がほぼゼロにもかかわらず電力を生じることから、エネルギー効率が高くなることが判明したのである。

今後は、「PNOz4T」薄膜の脂質に改善の余地があることがあることも分かったので、新材料の開発や製膜プロセスの改良により、エネルギー効率の飛躍的な向上も期待できる。研究チームでは、OPVの実用化に向けて、まず2016年度中に、エネルギー変換効率の12％達成を目指している。

（画像はプレスリリースより）




科学技術振興機構 プレスリリース
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