有機薄膜太陽電池の現状と将来展望

摘要

The power conversion efficiencies (PCEs) of organic photovoltaics (OPVs) have continued to grow over the past several years. The most widely used active layer for OPVs, the so-called bulk heterojunction (BHJ) layer, is based on the blending of electron-accepting and electron-donating materials. BHJ structures based on polymer donors and fullerene acceptors have significantly increased the performance of OPVs, now exhibiting PCEs of 11 ～12% under standard illumination conditions. A simple estimation indicates that the developments of novel low-bandgap conjugated polymers for BHJ OPVs will contribute to significant improvements in the PCE up to 15% in the future. Other topics such as developments of non-fullerene accepting materials and inorganic nanoparticle accepting materials with high permittivity are also introduced for further increasing PCEs.%有機薄膜太陽電池（OPV)は，低コストプロセスで大面積化が可能，軽くて軟らかい基板が使用可能であり.有機デバイスの中で実用化した有機ELに続き，研究•開発が行われている。このOPV開発の背景として，有機半導体の溶液から，各種印刷法•塗布法を用いて，薄膜が形成可能であり，さらに形成した膜の熱処理が1001℃程度なので，熱に弱いプラスチック基板が使用可能という他太陽電池では得られ難い利点を有しているからである。本解説では典型的なOPVの構造，原理を紹介した後，現状でのエネルギー変換効率（PCE)とその延長線上での予想PCEを展望として述べる。また，現状のPCEを制限している問題点を述べ，更なる高効率化へ必要な要素を説明する。本解説でOPVの原理や課題を理解することで，近年流行の有機•無機べロブスカイト太陽電池で高効率が得られる理由も明白となるはずである。