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大幅に改良された耐熱性を有する有機薄膜太陽電池(OPV)

インターネット 2019-04-29 11:13:14
日本物理化学研究所は、2015年9月24日、耐熱性を大幅に向上させた有機薄膜太陽電池(OPV)を発表したと発表しました。関連論文は、学術誌Natureの「ScientificReports」のオンライン版に掲載されています。

OPVはシリコン以上のもの太陽電池耐久性が悪いなど、実用化が遅れている理由の一つです。紫外線、水、酸素などの耐久性を低下させた要素は包装材料などで処理することができるが、耐熱性のための良好な処理方法はない。今回開発した技術は耐熱性を大幅に向上させており、OPVの実用化を加速するための重要なステップとなる可能性があります。プロトタイプのOPV部品のエネルギー変換電力は9.0%までであり、これは研究所のパイロット生産例では比較的高い。

(a)今回開発したOPV素子の耐熱性の実験結果。赤色ポリラインはHTLのために選択された酸化タングステン(WOx)の成分であり、MoOxの成分はHTLのために選択されたものであり、そして黒色ポリラインはp型半導体材料の成分である。 (b)は部品構成の概要である。

同社は、この技術が日本物理化学研究所の科学技術研究所の分子機能開発グループの最先端の研究者であることを発表した。耐熱性を向上させるための鍵は、p型半導体材料として新しく開発されたポリマー材料「PTzNTz(チオフェンおよびチアゾロチアゾール)」を選択することである。


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500時間耐熱試験で劣化なし

Owlらは、このPTzNTzとフラーレンインデューサーであるn型半導体材料を活性層データとして選択し、OPV部品を試作した。耐熱性を評価するために、OPV要素を窒素中85℃で500時間貯蔵した。

同じ耐熱性評価において、元のp型半導体データのOPV成分は初期値の約40%まで減少し、500時間後には電力は初期値の約90%である耐熱性となる。素晴らしい進歩また、OPV素子の正極と活性層との間の正孔輸送層(HTL)のデータを酸化モリブデン(MoOx)から酸化タングステン(WOx)に変更して同様の実験を行った。 8.3%で、基本的には減少はありません。

OPV部品は、9.0%の最大エネルギー変換電力、0.84Vの開回路電圧(VOC)、16.0mAの短絡電流(JSC)、および0.67のフィルファクタ(FF)を有する。


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