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産総研 有機太陽電池を高効率化するための新原理を開発

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産業技術総合研究所は、有機太陽電池の高効率化において課題とされてきた、近赤外光の利用を可能とした新しいタイプの有機太陽電池の動作実証に成功したと発表した。有機太陽電池は、導電性ポリマーやフラーレンなど有機半導体を光吸収層に用いる太陽電池で、軽量で曲げることもできるため、様々な製品への展開が期待されている。しかし、変換効率が7~8%と低いため、実用化に向けてさらなる高効率化が求められている。高効率化の障壁となっている要因としては、利用できる光が可視光領域に限られ、太陽光エネルギーの約4割を占める近赤外光の利用が困難なこと、また、光吸収によって生じるエネルギーを伝える励起子(分子)が著しく短寿命で、電気エネルギーに変換する前にエネルギーの大半が失われることなどがあげられている。

今回の開発では、異なる有機分子間の電荷移動に伴う光吸収を利用。2種の有機分子からなる分子化合物を用いた光起電力素子を試作し、従来は利用できなかった波長1μm以上の近赤外光による光電変換を実現した。また、この素子では励起子や電荷キャリアの寿命と拡散長が、従来の有機太陽電池と比べて3桁程度長くなっており、これによって光エネルギーをより有効に電気エネルギーに変換することを可能とした。

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