有機薄膜太陽電池の現状と将来展望: 超階層ナノ構造素子の実現を目指して

摘要

The power conversion efficiency of the bulk hetero-junction (BHJ) polymer solar cells has been improved markedly in the last few years, achieving up to 7～8% and attractive because of its advantages: lightweight, low cost, wide application, and environmentally friend. For much higher performance of organic solar cells with an efficiency over than 10 % and much higher durability for practical use, two key problems must be solved: 1) low efficient charge separation from exciton with very short diffusion length and 2) low efficient separation of election and hole from charge trapping and charge-recoupling in the bulk hetero-junction layer. Supra-hierarchical nano-structured organic solar cells are being proposed as one of the solutions.%有機薄膜太陽電池はSiに代わる次世代太陽電池として期待されているが、効率を2倍以上上げる必要 がある。如何に，効率よく光を吸収し、電荷分離を起こし電荷を速やかに輸送できる材料を設計してやるのかが課題となっており，電荷分離を生ずるpnヘテロ接合界面の表面積を大きくするとともに，電荷の輸送効率を上げてや る必要がある。高分子バルクヘテロ接合が優れた素子構造として提案され、近年、7-8%の変換効率が報告されるところまできた。更に、10%以上の高効率化を実現するために我々は、超階層ナノ構造素子を提案し、効率的な励起子発生，電荷分離，電荷輸送系として1D分子集合体、1Dナノ構造体アレイ、ポリマーブラシなど多くの試みを進めている。