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太陽電池のエネルギー変換効率のカギは分子混合

有機太陽電池材料のナノ構造を解明

国立大学法人 筑波大学
独立行政法人 物質・材料研究機構
大学共同利用機関法人 高エネルギー加速器研究機構
国立大学法人 広島大学
独立行政法人 産業技術総合研究所

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、独立行政法人物質・材料研究機構 (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。

概要

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。


「プレスリリースの図1 :    従来考えられていた接合状態 (左) と本研究結果でわかった分子混合による構造 (右)」の画像

プレスリリースの図1 : 従来考えられていた接合状態 (左) と本研究結果でわかった分子混合による構造 (右)




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研究内容に関すること
守友 浩 (モリトモ ユタカ)
国立大学法人 筑波大学
数理物質系 教授
Tel : 029-853-4337
Fax : 029-853-4337
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安田 剛 (ヤスダ タケシ)
独立行政法人 物質・材料研究機構
太陽光発電材料ユニット 主任研究員
Tel: 029-859-2850
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E-Mail: YASUDA.Takeshi=nims.go.jp
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小野 寛太 (オノ カンタ)
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 准教授
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