[スポンサーリンク]

化学者のつぶやき

明るい未来へ~有機薄膜太陽電池でエネルギー変換効率7.4%~

[スポンサーリンク]

organic_solar_cell.jpg
(画像:http://www.pv-tech.org/)

For the Bright Future – Bulk Heterojunction Polymer Solar Cells with Power Conversion Efficiency of 7.4%
Liang, L.; Xu, Z.; Xia, J.; Tsai, S.-T.; Wu, Y.; Li, G.; Ray, C.; Yu, L. Adv. Matter. 2010, ASAP. doi:10.1002/adma.200903528

ものすごい題名ですが、論文の題名をほぼそのまま直訳したもので、著者等のものすごい自信が感じられます。

昨年12月にアメリカで行なわれていたMRSで発表された7.9%と同じ内容だと思われますが、これまで6%程度であった有機薄膜太陽電池の最高変換効率から、大幅に高くなっていて驚きです。

 


ポリマーの構造は以前から6%を越える電池性能を報告してきたPTBシリーズで、thieno[3,4-b]thiopheneがキノリド構造を安定化することで低バンドギャップポリマーとなっています。更にフッ素の導入によりHOMOを深くすることで高いVocを実現しています。
PTB7ではエステル部位とベンゾジチオフェン部位両方に枝分かれの側鎖を導入することで溶解性を高めています。またPTB7は枝分かれの側鎖を導入しているにも関わらずホール移動度が高く性能向上の条件を満たしています。

PTB7は550~750nmに強い吸収を持ち、PC71BM(フラーレンC70誘導体)と複合膜にすることで可視光全域に吸収を持つことになります。

電池性能は、オルトジクロロベンゼン(ODCB)を溶媒にPTB7/PC71BMを1:1.5の重量比でスピンコートした場合6.22%で、これに添加剤として溶媒に1,8-ジヨードオクタン(DIO)を3%混ぜることで曲率因子が向上し、7%を越える変換効率が達成されたようです。

7.4%の電池はクロロベンゼン(CB)とDIOを溶媒にスピンコートしたものでJsc=14.50mA/cm2, Voc=0.74V, FF=68.97%, PCE=7.40%と高い性能になっています。

CBだけ用いた場合、性能は良くありません。
DIOを加えたものとの比較として、膜のTEM像の観察を行なっています。DIOを加えない場合は100-200nmの大きなドメイン構造になっているのに対し、DIOを添加した場合はドメイン構造が観測されず、きれいなナノ構造ができていると考えられます。このため励起子発生から電荷分離、また電荷輸送が効率よく行なわれ、高い性能になったようです。

内部量子収率は420nm-660nmの範囲で90%を超えており、このポリマーの能力の高さを伺わせます。

これまで色素増感太陽電池では10%を越える変換効率が報告されてきていましたが、最近になり有機薄膜太陽電池も着実に高い性能が報告されるようになってきました。

このグループはアメリカのSolarmerという大学内ベンチャー企業であり、製品化に向けての開発を行なっているようです。

安価な太陽電池が普及しあたりまえに使われる世界も、そう遠くない未来かもしれません。

 

myu65

投稿者の記事一覧

専門は色素増感太陽電池の特に色素。有機合成からデバイス作成まで幅広くやってます。

関連記事

  1. Org. Proc. Res. Devのススメ
  2. ケムステVシンポ「最先端有機化学」開催報告(後編)
  3. 有機合成化学協会誌2018年2月号:全アリール置換芳香族化合物・…
  4. Google Scholarにプロフィールを登録しよう!
  5. 抽出精製型AJIPHASE法の開発
  6. e.e., or not e.e.:
  7. メチレン炭素での触媒的不斉C(sp3)-H活性化反応
  8. 光誘起電子移動に基づく直接的脱カルボキシル化反応

コメント、感想はこちらへ

注目情報

ピックアップ記事

  1. ベンゼン環を壊す“アレノフィル”
  2. 氷河期に大量のメタン放出 十勝沖の海底研究で判明
  3. 医薬品のプロセス化学
  4. N-フルオロ-N’-(クロロメチル)トリエチレンジアミンビス(テトラフルオロボラート):N-Fluoro-N’-(chloromethyl)triethylenediamine Bis(tetrafluoroborate)
  5. 第15回 触媒の力で斬新な炭素骨格構築 中尾 佳亮講師
  6. フィンランド理科教科書 化学編
  7. 18万匹のトコジラミ大行進 ~誘因フェロモンを求めて①~
  8. 超若手科学者の発表会、サイエンス・インカレの優秀者インタビュー
  9. 微生物細胞に優しいバイオマス溶媒 –カルボン酸系双性イオン液体の開発–
  10. バイエル薬品、アスピリンをモチーフにしたTシャツをユニクロで発売

関連商品

ケムステYoutube

ケムステSlack

注目情報

注目情報

最新記事

アズワンが第一回ケムステVプレミアレクチャーに協賛しました

さて先日お知らせいたしましたが、ケムステVプレミアクチャーという新しい動画配信コンテンツをはじめます…

化学者のためのエレクトロニクス講座~代表的な半導体素子編

このシリーズでは、化学者のためのエレクトロニクス講座では半導体やその配線技術、フォトレジストやOLE…

第121回―「亜鉛勾配を検出する蛍光分子の開発」Lei Zhu教授

第121回の海外化学者インタビューは、Lei Zhu教授です。フロリダ州立大学 化学・生化学科で、亜…

高知市で「化学界の権威」を紹介する展示が開催中

明治から昭和にかけて“化学界の権威”として活躍した高知出身の化学者=近重真澄を紹介する展示が高知市で…

ケムステバーチャルプレミアレクチャーの放送開始決定!

主に最先端化学に関する講演者をテーマ別で招待しオンライン講演を行っていただくケムステバーチャルシンポ…

分子運動を世界最高速ムービーで捉える!

第275回のスポットライトリサーチは、東京大学大学院理学系研究科化学専攻 博士課程・清水俊樹 さんに…

「未来博士3分間コンペティション2020」の挑戦者を募集

科学技術人材育成のコンソーシアムの構築事業(次世代研究者育成プログラム)「未来を拓く地方協奏プラ…

イグノーベル賞2020が発表 ただし化学賞は無し!

「人々を笑わせ、そして考えさせてくれる業績」に対して贈られるノーベル賞のパロディである「イグノーベル…

Chem-Station Twitter

PAGE TOP