塗布型有機薄膜太陽電池を高効率化する半導体ポリマーを開発――フッ素導入技術を応用広島大学ら

広島大学は2020年1月14日、同大学の尾坂格教授らと大阪大学、京都大学、千葉大学、高輝度光科学研究センターによる共同研究チームが、フッ素原子を含んだ新たな半導体ポリマーを開発したと発表した。この半導体ポリマーを塗布して有機薄膜太陽電池を作製することで、出力電圧が高まり、エネルギー変換効率が向上することが確認された。

今回の新たな半導体ポリマーは、従来では導入が不可能であった位置へフッ素を導入したことで開発に成功した。大阪大学の研究グループが開発したフッ素導入技術が、広島大学の研究グループが以前開発した半導体ポリマーに応用されている。

フッ素導入技術により、有機薄膜太陽電池に用いる上でより望ましい分子軌道エネルギーの準位に制御することができるため、変換効率が向上した。また、フッ素原子が導入される位置によって半導体ポリマーの分子配向が大きく異なり、電荷輸送や電荷再結合に影響を及ぼすことも明らかとなった。

有機薄膜太陽電池は半導体ポリマーをプラスチック基板に塗布することで作製できるため、コストや環境負荷を低減できるほか、比較的容易に大面積化が可能だ。またフレキシブルで軽量、透明化できるといったメリットもある。一方で実用化に向けては、エネルギー変換効率の向上が大きな課題となっている。今回開発された半導体ポリマーの改良が進むことで、さらなるエネルギー変換効率の向上が期待される。

塗布型有機薄膜太陽電池を高効率化する半導体ポリマーを開発――フッ素導入技術を応用　広島大学ら