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有機薄膜太陽電池用材料の新しい合成法発見 変換効率が飛躍的にアップ

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有機薄膜太陽電池用材料の新しい合成法発見 変換効率が飛躍的にアップ
(上)各合成方法によって得られた高分子の太陽電池特性の比較。(下)連続光照射下での変換効率の時間変化。(計測開始時の変換効率を1で規格化)

(上)各合成方法によって得られた高分子の太陽電池特性の比較。
(下)連続光照射下での変換効率の時間変化。(計測開始時の変換効率を1で規格化)

筑波大学などは、有機薄膜太陽電池に用いる高純度な高分子材料を簡便に精製する新しい合成方法を開発するとともに、高純度化の達成により、有機薄膜太陽電池の光電変換効率が0.5%から4%に向上、長寿命化も明らかとなったと発表した。

有機薄膜太陽電池は、近年では変換効率が10%を超える報告もあるが、本成果により、さらに高品質な太陽電池材料を低コストに製造可能となることが期待される。

有機薄膜太陽電池の材料の一つであるπ共役系高分子は、これまで主にクロスカップリング反応(異なる二つの芳香族化合物の結合形成を行う反応)を用いて合成されてきた。この手法は適応範囲が広く様々な高分子の合成が可能であるため、有機薄膜太陽電池の発展に欠かせない技術である。その一方で、副生するスズやホウ素、リンなどを含む不純物を反応後に高分子から分離する必要があった。

これに対して本研究グループは、スズやホウ素、リンなどを用いずにπ共役高分子を合成する手法を開発し、不純物の種類や量を低減することを可能にした。これによって簡便な精製操作でも高い純度の高分子を得ることができる。さらに、高純度の高分子を有機薄膜太陽電池の材料に用いることで、高い変換効率と長寿命化が達成できることを明らかにした。

不純物の種類や量を低減できる新しい合成方法を開発することで、簡単な精製操作でも高い純度の高分子を得ることが可能になった。この方法を用いて、高い変換効率を示す最先端材料を高純度で合成すれば、さらに変換効率を向上させることが可能になる。また、大量生産にも適した合成手法であることから、汎用性を高めることで新たな製造技術になると説明している。

【参考】
NEDO - 有機薄膜太陽電池用材料の新しい合成法を開発

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