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2012年7月25日 (水)

ナノロッドシートを用いた高効率有機太陽電池を開発

ナノロッドシートを用いた
高効率有機太陽電池を開発

平成24年7月24日
科学技術振興機構(JST)
金沢大学

詳細は、リンクを参照して下さい。

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 JST 課題達成型基礎研究の一環
として、金沢大学 理工研究域附属
サステナブルエネルギー研究センターの
當摩(タイマ) 哲也 准教授らは、
有機薄膜太陽電池注1)で既存の
バルクへテロ構造注2)を越える新しい
構造を開発し高効率化に成功しました。

 有機薄膜太陽電池は、光が当たると
電子を放出するドナー材料と、放出された
電子を受け取って電極まで運ぶ
アクセプター材料の2種類の半導体材料で
構成されています。

 近年、それらを単純積層するのではなく、
2種類の材料を混合し、接合界面の増加
によって、効率的に電荷分離を起こす
「バルクヘテロ構造」が開発され、
変換効率の大幅な向上が図られています。

 ところが、この構造も万能ではなく、
半導体材料によっては分子同士が重なり
合ってしまう凝集注3)が起こるなど
適応できないものがあり、また混合層の
作製には手間とコストがかかるという
実用化に向けた課題を抱えています。

 今回、研究者らは、バルクヘテロ構造を
用いずに、これと同等以上の効率が
得られる新しい構造の創出に挑戦
しました。

 まず、デバイスの基板上に斜め蒸着を
用いて、CuI(ヨウ化銅)を
ナノメートルサイズ(ナノは10億分の1)
の棒状粒子(ナノロッド)の形で散り
ばめた、山谷構造を持つシートを形成
します。
 その上に、ドナー材料の
亜鉛フタロシアニン(Pc)と
アクセプター材料フラーレン(C60)を
単純積層すると、それらもナノロッドの
山谷構造に合わせて成長するため、
平坦な基板に比べて結晶性は高くなり、
2つの材料間の接触界面も増加します。

 これは、ナノロッドの作製には、高価な
平坦透明電極基板よりも、安価で表面が
荒れた基板が適するというコスト面の
有用性を示唆します。

 さらに、研究者らがこれまでに発見した
ヨウ化銅と亜鉛Pcの相互作用による
分子の配向制御によって、光吸収が増加
しました。

 それらの相乗効果の結果、
ナノロッドシートを用いた新構造太陽電池
の効率は、単純積層型に比べて3倍の値
(4.1%)を示し、従来の
バルクヘテロ型太陽電池を越えるもの
でした。

 これまで有機太陽電池効率化の唯一の
選択肢であったバルクヘテロ構造に代わる、
材料を選ばず、簡便・安価に作製できる
新デバイス構造が開発されました。

 このナノロッドシートは、亜鉛Pcに
限らず、他の半導体でも効率向上が確認
されており、有機太陽電池全般への応用が
期待できます。

 本研究の要素技術は、すでに国内で
特許出願されており、今後、企業などとの
共同研究によって、早期の実用化の加速を
目指します。

 本研究成果は米国化学会誌
「NANO LETTERS」の
オンライン版で近く公開されます。
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有機太陽電池なかなか効率向上しません。
4.1%ではね~ なんとも心許ない。
いろいろ研究されているようですが、
結果がいまいち。

有機薄膜太陽電池では、これが最高かな?
世界最高の光電変換効率10%を実現
三菱化学です。

シリコンタイプのものでも集光タイプで
やっと40%台ですから、すごく悪い。

ご参考までに、最近の投稿
太陽光発電の効率、従来の倍以上に
京大が新技術

2012年7月20日

一般市販のものでは、多分20%が最高かと
思います。

もう少し高効率にならないもの
でしょうか?

ご参考です。私の投稿。
太陽電池関連新情報
2011年6月22日

この中にリンクした岡山の太陽電池は
どうなったのかな?
期待しているんだけど、、

もっとも効率も大事だけど、
安価でないと意味がない。

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