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塗って作れる太陽電池の実用化に大きく前進理化学研究所と科学技術振興機構 研究グループ

 理化学研究所と科学技術振興機構の研究グループは,半導体ポリマーを塗布して作る有機薄膜太陽電池(OPV)の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)と耐久性を同時に向上させることに成功したと発表した。

 OPVは半導体ポリマーを基板に塗布することで作製できることから,低コストで低環境負荷なプロセスで大面積化が可能なため,次世代太陽電池として注目されて いる。OPVの実用化には,エネルギー変換効率とともに耐久性を向上させることが大きな課題だった。

 同グループは,エネルギー変換効率の向上を目指して研究を進め,この度,OPVの変換効率だけでなく,耐久性(耐熱性)も向上させる新しい半導体ポリマー「PTzNTz」の開発に成功した。2014年に開発した半導体ポリマーであるPTzBT素子とPTzNTz素子(PTzBTあるいはPTzNTzを塗布して作製したOPV)を比較したところ,エネルギー変換効率が7%から9%まで向上した。また,これらの素子の耐久性を評価するため85℃に加熱して500時間保存したところ,PTzBT素子では,エネルギー変換効率は初期値の約40%まで低下したのに対し,PTzNTz素子ではエネルギー変換効率が初期値の約90%とほとんど変化しなかった。これは,実用レベルに近い耐久性であると考えられる。エネルギー変換効率9%はOPVとしては非常に高いエネルギー変換効率である。OPVは耐久性が低いという従来の認識を覆すことができたことになる。

 今後,耐久性が向上した原因を調査することで,さらに高い変換効率および高い耐久性を示す半導体ポリマーの開発研究,ひいては実用化に向けた研究が加速すると期待される。

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