半導体ポリマ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と耐久性を同時に向上させることに成功

摘要

理化学研究所は、半導体ポリマ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と耐久性を同時に向上させることに成功した。OPVは半導体ポリマを基板に塗布することで作製できるため大面積化が可能で、低コストで環境負荷が少ないプロセスで作製でき、現在普及しているシリコン太陽電池にはない軽量で柔軟という特徴を有し、次世代太陽電池として注目されている。しかしその実用化には、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でした。今回、研究チームは、エネルギー変換効率の向上を目指して研究を進め、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『PTzNTz』の開発に成功。2014年に研究チームが開発した半導体ポリマである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半分以下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結果。エネルギー変換効率9%は0PVとしては非常に高いエネルギー変換効率であり、これほど高い耐久性を示す半導体ポリマは、他に類を見ない。この知見をもとに、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。