新材料と新構造をもった有機・ハイブリッド太陽電池の研究開発

持続発展可能な低炭素社会実現に向けて革新的で再生可能な次世代のクリーンエネルギー源として有機太陽電池や有機・無機ハイブリッド太陽電池に、カーボンナノチューブ(CNT),グラフェンなどの新ナノ材料を活用して、太陽電池を安価で高効率化するために今年度は需要の大きいグラフェンの透明電極への検討を以下の項目に従って重点的に実施した。(1)グラフェンの高導電性、透明性、大面積作製可能性を実証し、太陽電池の高性能化に不可欠な透明電極用希少金属インジウムの代替材料として有力であることを示した。(2)特に天然の樟脳を原料とする当研究室で独自に開発された作製法は低価格・環境負荷の少なさを特徴とし、液晶テレビ等の透明電極に多量に利用されているITOに比べ、その優位性を立証した。具体的には(3)本グラフェン層はより広波長域で透明で、導電性も同等以上であり、機械的な曲げに対するフレキシビリティは優位であり、大面積化も有望で今後の発展のポテンシャル性の高さをアピールした。以上の研究に当たり、有機・無機ハイブリッド太陽電池のデバイスを作製するために、ダスト等の混入を避けるべく専用のグローボックスを購入して欠陥低減を試み、また、カーボン薄膜形成時に水素を導入してその還元作用の利用を試み薄膜内の不純物濃度低減を試みた。その結果、カーボン太陽電池においては従来の効率のトップデータである1.2%を超える4.4%を得ることが出来、最終年度目標7%に今一歩のレベルに到達し、今後の向上への技術的見通しを得た。また、当方の目指しているカーボンではなくシリコン上にカーボンナノチューブを導入して表面を化学的に制御し効率向上を目指す試みにも挑戦していてデバイス作製条件の探索でより一層の高効率化が出来るとの印象を受けている。

持続発展可能な低炭素社会実現に向けて革新的で再生可能な次世代のクリーンエネルギー源として有機太陽電池や有機・無機ハイブリッド太陽電池に、カーボンナノチューブ(CNT),グラフェンなどの新ナノ材料を活用して、太陽電池を安価で高効率化するために今年度は需要の大きいグラフェンの透明電極への検討を以下の項目に従って重点的に実施した。(1)グラフェンの高導電性、透明性、大面積作製可能性を実証し、太陽電池の高性能化に不可欠な透明電極用希少金属インジウムの代替材料として有力であることを示した。(2)特に天然の樟脳を原料とする当研究室で独自に開発された作製法は低価格・環境負荷の少なさを特徴とし、液晶テレビ等の透明電極に多量に利用されているITOに比べ、その優位性を立証した。具体的には(3)本グラフェン層はより広波長域で透明で、導電性も同等以上であり、機械的な曲げに対するフレキシビリティは優位であり、大面積化も有望で今後の発展のポテンシャル性の高さをアピールした。以上の研究に当たり、有機・無機ハイブリッド太陽電池のデバイスを作製するために、ダスト等の混入を避けるべく専用のグローボックスを購入して欠陥低減を試み、また、カーボン薄膜形成時に水素を導入してその還元作用の利用を試み薄膜内の不純物濃度低減を試みた。その結果、カーボン太陽電池においては従来の効率のトップデータである1.2%を超える4.4%を得ることが出来、最終年度目標7%に今一歩のレベルに到達し、今後の向上への技術的見通しを得た。また、当方の目指しているカーボンではなくシリコン上にカーボンナノチューブを導入して表面を化学的に制御し効率向上を目指す試みにも挑戦していてデバイス作製条件の探索でより一層の高効率化が出来るとの印象を受けている。