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2011年9月20日 (火)

高変換効率の有機薄膜太陽電池の設計に道を拓く

高変換効率の有機薄膜太陽電池の設計に
道を拓く

100万分の1精度の三元ドーピングに
より、薄膜のエネルギー構造を自在に制御
平成23年9月16日
自然科学研究機構 分子科学研究所
科学技術振興機構(JST)

詳細は、リンクを参照して下さい。

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 自然科学研究機構 分子科学研究所の
平本 昌宏 教授と総合研究大学院大学
物理科学研究科 博士課程学生の石山 仁大
 氏らの研究グループは、ドーピング技術
により、有機薄膜太陽電池の共蒸着膜の
特性を、n型、絶縁体型、p型と自在に
制御することに成功しました。

 n型の有機半導体であるフラーレン分子
(C60)と、流れる光電流を劇的に増加
させることが知られている
アルファセキチオフェン(6T)と共に、
ドーパントとしてモリブデン酸化物
(MoO3)を同時に蒸着する三元蒸着
により、共蒸着薄膜を作製しました。

 MoO3の蒸着速度を、コンピュータを
用いてきわめて精密に制御することにより、
蒸着膜の膜厚の正確な制御ができるように
なり、ドーピング濃度をppm
(100万分の1)の超極微量の精密さで
自在に操る手法を確立しました。

 このppmドーピング技術により、n型
を示すC60と6Tの共蒸着膜に、
MoO3ドープすることにより、共蒸着膜
そのものの太陽電池特性(エネルギー構造)
を、n型、絶縁体型、p型と自由自在に
制御することに世界で初めて成功しました。

 現代の有機太陽電池では、必ず共蒸着膜
が使われます。
 そのため、共蒸着膜を直接pn制御する
今回の成果は、有機太陽電池の設計・制御
可能な製造のための決定的な基盤技術で
あり、今後様々な物質への適用による
電池効率の飛躍的向上が期待されます。

 本成果は、JSTの戦略的創造研究推進
事業(CREST)の研究領域「太陽光を
利用した独創的クリーンエネルギー生成技術
の創出」の一環として行われ、
アメリカ物理学協会の発行する応用物理学
の専門速報誌『Applied
Physics Letters』の
オンライン版に近く掲載される予定です。
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この開発も良さそうですね。

>このことは、有機太陽電池も
>無機系太陽電池のpn接合、pin接合、
>タンデム接合などのように、設計した
>性能予測可能な太陽電池を制御可能な
>方法で製造することができる重要な
>基盤技術の一つを確立したという意義を
>もちます。
>今回確立した手法は、今回実験に使用
>した物質以外にも普遍的に適用ができる
>ため、6Tに代わる、より効果的な
>物質を探索し、その物質に適用すること
>でさらに変換効率の向上が期待できます。
期待したいと思います。


関連記事としては、
太陽電池に相次ぐ新技術、
変換効率向上への戦い続く

2011年8月3日 ECO JAPAN

があります。
技術開発は激しいようです。

この記事では、
>有機薄膜太陽電池はエネルギー変換効率
>の低さが実用化の課題とされてきたが、
>三菱化学は10.1%という薄膜型シリコン
>太陽電池と同程度の効率を実現した。
と言っています。

今回の開発でさらに向上できる可能性が
出て来たということでしょうか?

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