東大とJST、世界最薄、最軽量、最柔軟の有機太陽電池を開発

東京大学と科学技術振興機構（JST）は、有機溶剤にp型半導体とn型半導体をブレンドして溶解したインクを用いて、厚さ1.4マイクロメートルという極薄の高分子フィルムに、有機半導体薄膜を均一に形成するプロセス技術を開発し、世界で最薄かつ最軽量の有機太陽電池を高分子フィルム上に作製することに成功した。

これにより、太陽電池の携帯用情報通信機器への応用や、身に着けても重さを感じさせないヘルスケアや医療用デバイス用の電力供給源など新たな用途が拡大するものと期待されている。

今回開発された有機太陽電池1gあたりの発電量は10Wに相当し、あらゆる太陽電池と比較しても最軽量、最薄、最柔軟。また、曲げ半径35ミクロンに折り曲げても、エネルギー変換効率4.2％を維持しつつ機械的にも壊れることはない。さらに、この薄型有機太陽電池を応用して、300％伸縮させても、電気的・機械的な特性が劣化しない伸縮自在な特性を持っている。

有機半導体を用いた太陽電池は、印刷手法など液体プロセスによって高分子フィルムの上に容易に製造できるため、大面積・低コスト・軽量性を同時に実現できると期待されている。しかし、ガラス基板上と同程度の高エネルギー変換効率を有する有機太陽電池を柔軟性に富む薄膜の高分子フィルム上に液体プロセスを用いて作製することは困難であり、その解決策が求められていた。

また、太陽電池の発電量は、基本的には面積に比例するため、太陽電池の大面積化を低コストに実現することが求められるとともに、太陽電池の大面積化に伴って、軽量化、柔軟化も求められている。しかし、現在広く商用化されている太陽電池は、ガラス基板にシリコンを材料として作製されており、耐衝撃性が不十分であり、ガラス基材を薄くすると、製造時や使用時に壊れてしまうため、太陽電池の軽量化を進める上での障害となっていた。

このようななか、有機半導体を用いた太陽電池は、印刷手法など液体プロセスによって高分子フィルムの上に容易に製造できるため、大面積・低コスト・軽量性を同時に実現できると期待され、研究が活発に進められてきた。しかし、ガラス基板上と同程度の高エネルギー変換効率を有する有機太陽電池を柔軟性に富む薄膜の高分子フィルム上に液体プロセスを用いて作製することは困難であり、解決が待たれていた。