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東北大、有機薄膜太陽電池の電荷損失を防ぐ要因を理論的に解明

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東北大学・原子分子材料科学高等研究機構(AIMR)の田村宏之助教はゲーテ大学(ドイツ)と共同で、有機薄膜太陽電池において、有機半導体の結晶性が高いと、光電変換効率(光エネルギーを電力に変換する際の効率)のロスを抑制できることを解明した。

太陽電池は通常2つの半導体が接合しており、光エネルギーを吸収してできた正の電荷と負の電荷が結合し、半導体の接合界面で分離したフリーの電荷が移動することにより、光を電力に変換する。

有機被膜太陽電池の有機半導体は、接合界面で制電引力の影響が大きくなり、分離しにくいため、変換効率が悪いという特性を持つ。

そのため、有機薄膜太陽電池は、一般的なシリコン太陽電池に比べて、低コストで軽量、柔軟性もあり、貼り付け式やウェアラブルなど多様な用途が期待されているが、光電変換効率はシリコン製の半分程度であることが現在の課題となっている。

本研究では、量子力学に基づいた計算機シミュレーションで、有機半導体の接合界面では、分子の結晶性が高くなるにつれて静電引力の障壁が下がるため、変換効率のロスを抑制できることがわかった。

本研究成果は、今月6日、米国化学会誌「Journal of the American Chemical Society」に掲載された。

【参考】
東北大学 - 有機薄膜太陽電池の電荷損失を防ぐ要因を理論的に解

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