太陽電池のエネルギー変換効率のカギは分子混合

国立大学法人筑波大学　数理物質系　守友浩教授、櫻井岳暁准教授、NIMS　太陽光発電材料ユニット　安田剛主任研究員、大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構　物質構造科学研究所　小野寛太准教授、間瀬一彦准教授、武市泰男助教、国立大学法人広島大学　大学院理学研究科　高橋嘉夫教授、独立行政法人産業技術総合研究所　太陽光発電工学研究センター　吉田郵司研究センター付らの研究グループは、軟X線顕微鏡を用いて、有機太陽電池のナノ構造を調べ、それぞれの分子領域内で分子が混合していることを発見しました。この発見により、有機太陽電池のエネルギー変換機構が明らかになり、高効率な有機太陽電池の設計指針が得られると期待されます。

バルクヘテロジャンクション型有機太陽電池は、エネルギー変換効率が高いという特徴があります。これまで、高分子材料とフラーレンの単一分子ドメインとの間に綺麗な界面があることが、電池としての効率を高める上で重要であると考えられていました。しかし、変換効率を最適化した試料のドメイン構造を、軟X線顕微鏡という新しい手法を使って詳しく調べた結果、それぞれのドメインで分子が混ざっていることが分かりました。つまり、界面はむしろ「汚い」ほうが電池としての性能が優れる、ということが初めて分かり、これまでの常識を覆す結果が得られました。

本研究成果は、日本応用物理学会が発行する雑誌「Applied Physics Express」のオンライン版に4月16日付けで公開されます。