産業技術総合研究所の研究グループは、有機薄膜太陽電池の開発で、結晶成長技術を利用した、吸収した光エネルギーを効率よく電荷に変換して取り出せる発電層を構築した。これにより、従来の手法では1.85%だった光電変換効率が、約2.2倍の4.15%に向上した。

有機薄膜太陽電池は、製造コストが低いことから、次世代の太陽電池として注目を集めているが、実用化には光電変換効率の向上が課題だった。


産総研、効率よく電荷が流れる有機薄膜太陽電池を開発、光電変換効率が約2.2倍向上
ランダムに混ざった構造を制御して理想的な構造にする

従来の有機薄膜太陽電池は、異なる材料をランダムに混ぜてバルクヘテロジャンクションと呼ばれる構造を構築するため、発電層の構造を制御することが難しく、効率向上の妨げになっていた。同研究グループは、これまでIII−? 族化合物太陽電池で使われいる、ヘテロエピタキシーという結晶の向きをそろえて結晶成長させる手法を駆使して、異なる種類の有機材料を構造制御して製膜することで、最適なバルクヘテロジャンクション構造を持つ有機薄膜太陽電池の発電層構築に成功した。

ヘテロエピタキシーのテンプレート層を利用した
ヘテロエピキタシーのテンプレートを利用した

今後この手法をさまざまな有機半導体材料に適用し、有機薄膜太陽電池のさらなる高効率化を実現させることで、フレキシブルで安価な太陽電池の実用化が加速すると考えられる。