【エネルギー】産総研、新原理を採用した有機太陽電池の動作を実証

産総研、新原理を採用した有機太陽電池の動作を実証

産業技術総合研究所(産総研)は、異なる有機分子間の電荷移動に伴う光吸収を利用した、
新しいタイプの有機光起電力素子(有機太陽電池)の動作実証に成功したことを明らかにした。
米国物理学会誌「Physical Review Letters 2010年11月26日号」に掲載されるほか、
オンライン版として11月24日(米国東部時間)に公開された。

有機太陽電池は、軽量で折り曲げが可能な太陽電池シートを非高温、非真空下で製造できるため、
大面積化や低コスト化に有利とされており、世界中で研究開発が行われている。
しかし、その変換効率は、この数年で7〜8%程度まで向上してきているものの、
結晶Si系などで20%を超した製品が、また薄膜 a-Si系でも15%程度を研究段階で実現していることを考えると、
有機太陽電池の実用化にはさらなる高効率化が必用とされている。

有機太陽電池の高効率化を阻害する要因としては、
利用できる光が可視光領域(波長<800nm)に限られており、太陽光エネルギーの約4割を占める
近赤外光の利用が困難なことや光励起状態が短寿命で、電気エネルギーに変換される前に
エネルギーの大半が失われることなどがある。
通常、有機半導体では光吸収によって生じる励起子の広がりが分子の内部に限られていることが
これらの問題の主原因であり、現状の仕組みでは根本的な解決は難しいと考えられていた。

産総研では、これまでに異なる分子間の電荷移動に伴う光吸収(分子間電荷移動励起)を
光電変換に利用する有機太陽電池の開発に取り組んできていた。分子間電荷移動吸収を利用すると、
分子の組み合わせによって吸収する光の波長領域を広げることができ、
従来の有機材料では不可能であった近赤外光の利用が可能になると期待されているためで、
今回は異なる分子を組み合わせた有機分子化合物半導体に、電子と正孔をそれぞれ高効率に
取り出せる導電性有機材料の電極をつけて有機光起電力素子を試作、動作の確認を行った。

今回用いられた有機分子化合物半導体は、電子を放出しやすいドナー性分子(DBTTF)と
電子を受け取りやすいアクセプター性分子(TCNQ)が交互に積み重なった結晶構造を持つ。
この材料は近赤外領域に強い光吸収を示し、従来の有機半導体と比べ2分の1から3分の1の
光子エネルギー(波長にして2倍から3倍)で電子を励起することができる。

この有機化合物半導体の単結晶に、電子を高効率に引き出せる電極を陰極に、
正孔を高効率に引き出せる電極を陽極にした光起電力素子(MIM型ダイオード) を作製。
得られた素子は整流性を示し、
波長1μm以上の近赤外領域に至る広い波長範囲で光起電力効果を示すこと、すなわち光電変換が確認された。

さらに、光励起によって生じた励起子が周囲に拡散し、電子と正孔に分離していく様子を観測するため、
回折限界まで集光したレーザー光を用いたレーザー光誘起電流測定
(LBIC測定:Laser Beam Induced Current)を行った結果、上記の拡散長は20μmに達し、
有機太陽電池で標準的に用いられるフラーレンと比べ1,000倍以上長いことが判明した。
加えて、拡散長が励起波長とともに変化する様子から、分子間電荷移動吸収によって生成した励起子は、
光励起直後に電子と正孔に分離しており、これが 20μmの拡散長の原因になっていることも判明した。
これにより電子と正孔が再結合するまでの寿命が著しく長くなり、有機太陽電池の高効率化が可能となると研究チームでは説明している

なお、研究チームでは、今後は、
素子の薄膜化と多層化を進めることで分子間電荷移動吸収を活用した高効率の太陽電池の開発に取り組むことを目指すとしている。

▽　ソース　マイコミジャーナル
http://journal.mycom.co.jp/news/2010/11/25/111/
▽　画像
単一成分有機半導体と有機分子化合物半導体の光吸収スペクトル
http://j.mycom.jp/news/2010/11/25/111/images/012l.jpg
分子間電荷移動励起による近赤外光の光電変換
http://j.mycom.jp/news/2010/11/25/111/images/011l.jpg
光励起によって生じた励起子が周囲に拡散し電子と正孔に分離していく様子(分子間電荷移動吸収と分子内吸収)
http://j.mycom.jp/news/2010/11/25/111/images/013l.jpg
拡散長の励起波長依存性
http://j.mycom.jp/news/2010/11/25/111/images/014l.jpg

日本は神か

実用化するのけ？

随分詳しく書いているね。
しかも表現も大体正しい。
マイコミジャーナルというメディアは知らなかったが、かなり科学に詳しい記者がいるのかな。

材料は当然　　んこ

>>4
下のページを転載しただけじゃ・・・？

産総研：新たな原理による有機太陽電池の動作を実証:
http://www.aist.go.jp/aist_j/press_release/pr2010/pr20101124/pr20101124.html

哀れな>>4

極左仙石政府がこの技術を無料で中国様に提供しますので、
この企業は開発資金を回収できずに倒産するでしょう。

なんで拡散長が長いん？

某大先生が昔，励起子を「ぼっきし」と読んでたよ…

>>7
だとしても、ソースは評価されるべきクオリティを以って編集されている。
無頓着なレスすんなよ。

マイコミジャーナルがソースのスレしょっちゅう立ってるじゃん

これはかなり有効でありますの？

で、変換効率はどの位まで期待できるのかな

>>14
俺もそれが知りたい

と言うよりそれくらいしか理解が出来ないんだ

>>14 が言うように，肝心な変換効率が書いてないのはなぜ？？？
理屈はともかく，変換効率こそ真っ先に書くべき話だろうに。

そんなのより太陽の方向にパネルを向かせる安いアームを作ってくれ

TTF/TCNQじゃ、どの道耐久性なんて出ないような気がするんだけど
その辺も知りたい

赤線復活！と聞いて

（前スレ）
【材料】長寿命の電極材料開発　リチウムイオン電池/産総研
http://toki.2ch.net/test/read.cgi/scienceplus/1288001191/l50

【宇宙】H-IIAロケット　打ち上げ能力を大幅改良へ　3年後打ち上げ目標＝文科省
http://toki.2ch.net/test/read.cgi/scienceplus/1284732445/l50

二段目ロケットのバッテリーの長時間化が可能になれば
夢の、再々着火機能が実用化出来る

【太陽光波長の60％が変換可能（波長400〜800ｎｍ）で、かつその変換効率はあまり良くない】
これで変換効率が7〜8％ということ。
新原理の有機太陽電池は、【従来品が変換できない部分40％を効率よく変換できる】ということであれば、
新旧の多接合型（層状）にすれば、従来型＋新型の変換効率になるということではないかな。
つまり、ほぼ倍の14〜16％程度の変換効率が見込める可能性が出てきたということでしょうか。

>>16

あくまで原理確認で、
変換効率自体は低いから書いてないんじゃ？

>>21が書いてるように、
変換効率を向上できる道筋が見えたって話なのに、
　「はあ？ 変換効率低すぎw 産総研使えねーな」
とか勘違いするバカが多いからね。

強色増感の一種か？
会合体は出来てなさそうな気もするが

>>23
CT錯体でしょ

これかな　アブストラクト。全文は会員じゃないと見られないが

Competition between Charge-Transfer Exciton Dissociation
and Direct Photocarrier Generation in Molecular Donor-Acceptor Compounds
ttp://prl.aps.org/abstract/PRL/v105/i22/e226601

惨蒼研の打ち上げ花火でモノになったのはゼロ。

ほほうそれでそれで？

でもPRL（物理じゃ最高峰）みたいな雑誌に載るような内容は
商業化とか遠い話ばっかりだよ

価値基準を雑誌に頼ってる奴がなんだって？

>>29
時間の話をしてる
（）内は分野に疎い人への配慮であって、価値基準として重視するような
意図はもってないし表現してないはずだが
すぐそうやって噛み付く方こそコンプレックス丸出し

『PRLに載ったから遠い話に違いない』

なんて判断をしてる時点でもうね

>>31
勝手に捻じ曲げお疲れさん

太陽熱利用のほうが倍効率的なんだと

北大西洋では、最大３０ｍの大波が荒れ狂うらしいｗ

>>32
>>28を素直に読んだらそうなるだろｗ
言い訳も大変だな

えっ捻じ曲げたんじゃなくて読み取れなかったのか

俺にもそう読める

中身で判断しろよｗ
大体産総研なんて企業研究の手前をやるとこだろが

>>25　gj
fig4って薄膜の横から測定してるのか？

【独法】世界で初めて産総研の成分分析に成功
数兆円レベルの膨大な累積国費を投入してもなお、新聞ネタばかりの実用されない研究で有名な産総研ではあるが、その成分比は厚い役所体質のベールに包まれ明らかで無かった。
経産省と玉川大の専門チームは、卵黄に群がるゴキブリの生態学を職員に適用するアプローチで産総研の成分を明らかにした。
玉川大の菅教授の話によると、ゴキブリの生態は落ちているエサにワラワラと集まる行動は花火成果や組織改編で食いつなごうとする末期の官僚組織によく類似しているという。
グループのカタカナ名を変えて看板を架け替えて、人を組み替えても本質は変わらない点に注目した。
研究チームの明らかにした成分は下記の通り

ユニット幽霊職員20%
5時帰り管理職員20%
理事・上級職員5%
ネット巡回専門職員2%
非常勤のおばちゃん5%
花火成果のための雇上げ職員10%
奴隷人員、ポスドク30%
事務職員8%

>>39
大失敗してるな