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2015年12月 6日 (日)

有機薄膜太陽電池で飛躍的なエネルギー変換効率の向上が可能に~新材料開発で光エネルギー損失低減に成功~

平成27年12月2日
科学技術振興機構(JST)
理化学研究所
京都大学
 
詳細は、リンクを参照して下さい。
 
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ポイント
 
○塗布型有機薄膜太陽電池(塗布型OPV)
 の実用化には変換効率の向上が
 課題となっている。
 
○新しい半導体ポリマーの開発により、
 塗布型OPVの光エネルギー損失が
 無機太陽電池並みまで低減に成功した。
 
○塗布型OPVの高効率化の起爆剤
 になると期待できる。
 
 
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 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
研究センターの尾坂 格 上級研究員、
瀧宮 和男 グループディレクターと
京都大学 大学院工学研究科の大北 英生
准教授らの共同研究チームは、
新しく開発した半導体ポリマー注1)を
用いることで、有機薄膜太陽電池(OPV)
注2)の光エネルギー損失注3)を
無機太陽電池並みまで低減することに
成功しました。
 
 OPVは半導体ポリマーを
プラスチック基板に塗って薄膜化すること
で作製できるため、コストや環境負荷を
抑えることができます。
 
 また、大面積化が容易であるうえに、
軽量で柔軟という現在普及している
無機太陽電池にはない特長を持つ
次世代太陽電池として注目されています。
 
 OPVの実用化にはエネルギー変換効率
(太陽光エネルギーを電力に変換する効率)
の向上が最重要課題です。
 
 しかし、一般的にOPVは
光エネルギー損失が0.7~1.0eVと
無機太陽電池(0.5eV以下)
に比べて大きいため、吸収できる
太陽光エネルギー(バンドギャップ)に
対して出力できる電圧が無機太陽電池に
比べて小さく、高効率化の妨げに
なっていました。
 
 研究チームは、新しく開発した
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
を無機太陽電池並みの約0.5eVまで
低減しました。
 
 加えて、エネルギー変換効率も最大で
9%とOPVとしては非常に高い値を
示しました。
 
 これほど光エネルギー損失が小さい
うえに、高いエネルギー変換効率を示す
OPVはこれまでに報告がありません。
 
 また、PNOz4Tの薄膜を分光法
により詳細に解析したところ、薄膜を
改善することで、エネルギー変換効率が
さらに向上する余地があることが
分かりました。
 
 本研究で開発したPNOz4Tの性質を
最大限に引き出すことができれば、
OPVのエネルギー変換効率は
実用化レベルの15%程度まで向上する
可能性があります。
 
 さらに改良を加えることで、
2016年度末での12%達成を
目指します。
 
 本研究成果は、2015年12月2日
(日本時間)に英国のオンライン科学誌
「Nature
 Communications」に
公開されます。
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 有機薄膜太陽電池の話題は、
いろいろ出て来ていましたが、実用化
にはいまいちの所かな?
 
 と思っていましたが、いよいよ実用化
が目前のよう。
 
 エネルギー変換効率、損失とも
無機太陽電池並に近づいて来ている
ようです。
 
 大面積化が容易であるうえに、
軽量で柔軟と言うのは良いですね。
 
 寿命はどうなんでしょう?
 価格は?
 気になりますね~
 
>2016年度末での12%達成を
>目指します。
 とのこと。
 
 期待しましょう。

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