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海外技術/英セント・アンドルーズ大、プラ製太陽電池の高効率化へ新構造開発

日刊工業新聞より。
海外技術/英セント・アンドルーズ大、プラ製太陽電池の高効率化へ新構造開発

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英スコットランドのセント・アンドルーズ大学の研究チームは、
プラスチック製太陽電池の高効率化を実現する新構造を開発したと発表しています。

太陽光を効率的に電力に変換する数種類の物質の分子を繊維状に配置する。
プラ製太陽電池は製作が容易で低コストの利点があるが、高効率化が課題であり、
現在、一般的なプラ製太陽電池は2種類の物質を混合して製作されているとの事。

研究チームは最先端のレーザー測定法と高分解能顕微鏡を使い、
高効率と低効率のプラ製太陽電池の違いを見極めた結果、
材料を繊維状に配置すると高効率化できることを確認し
こうした成果をもとに、入射光を吸収する100nmの薄膜層を持つ有機太陽電池
着目したとしています。

この薄膜層には吸光プラスチックとフットボール形状の炭素分子の混合物を利用し
それらを液状に溶解し、基板に沈着させて有機太陽電池を製作したところ、
アモルファス(非晶質)シリコン光電池に匹敵する変換効率を達成できたとの事です。

セント・アンドルーズ大学ニュースリリース
New research could lead to less expensive solar panels


また関係する論文が「NatureCommmunications」に掲載されています。
全文の閲覧も可能です。

Determining the optimum morphology in high-performance polymer-fullerene organic photovoltaic cells

Gordon J. Hedley, Alexander J. Ward,Alexander Alekseev,Calvyn T. Howells,Emiliano R. Martins,
Luis A. Serrano, Graeme Cooke, Arvydas Ruseckas & Ifor D. W. Samuel

Nature Communications 4, Article number: 2867 doi:10.1038/ncomms3867
Received 29 March 2013 Accepted 05 November 2013 Published 17 December 2013

■Abstract

The morphology of bulk heterojunction organic photovoltaic cells controls many of the performance characteristics of devices. However, measuring this morphology is challenging because of the small length-scales and low contrast between organic materials. Here we use nanoscale photocurrent mapping, ultrafast fluorescence and exciton diffusion to observe the detailed morphology of a high-performance blend of PTB7:PC71BM. We show that optimized blends consist of elongated fullerene-rich and polymer-rich fibre-like domains, which are 10–50 nm wide and 200–400 nm long. These elongated domains provide a concentration gradient for directional charge diffusion that helps in the extraction of charge pairs with 80% efficiency. In contrast, blends with agglomerated fullerene domains show a much lower efficiency of charge extraction of ~45%, which is attributed to poor electron and hole transport. Our results show that the formation of narrow and elongated domains is desirable for efficient bulk heterojunction solar cells.

st-andrews_naturecommunications_Chemical structures and device characteristics_solarcell_image


英スコットランドのセント・アンドルーズ大学の研究チームは、プラスチック製太陽電池の高効率化を実現する新構造を開発した。太陽光を効率的に電力に変換する数種類の物質の分子を繊維状に配置する。
 プラ製太陽電池は製作が容易で低コストの利点があるが、高効率化が課題。現在、一般的なプラ製太陽電池は2種類の物質を混合して製作されているという。研究チームは最先端のレーザー測定法と高分解能顕微鏡を使い、高効率と低効率のプラ製太陽電池の違いを見極めた。その結果、材料を繊維状に配置すると高効率化できることを確認。こうした成果をもとに、入射光を吸収する100ナノメートルの薄膜層を持つ有機太陽電池に着目した。
 この薄膜層には吸光プラスチックとフットボール形状の炭素分子の混合物を利用。それらを液状に溶解し、基板に沈着させて有機太陽電池を製作したところ、アモルファス(非晶質)シリコン光電池に匹敵する変換効率を達成できた。



図解入門よくわかる最新太陽電池の基本と仕組み (How‐nual Visual Guide Book)図解入門よくわかる最新太陽電池の基本と仕組み (How‐nual Visual Guide Book)
(2013/03)
東京理科大学総合研究機構太陽光発電研究部門

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