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有機太陽電池として最高レベルの変換効率15%を米ミシガン大学が達成

米ミシガン大学の研究プロジェクトは、有機太陽電池として史上最高レベルとなる変換効率15%の有機太陽電池を開発することに成功した。

その成果をまとめた研究論文が、2018年4月、学術雑誌「Nature Energy」に掲載されている。

・可視光と赤外光を吸収する二層の有機太陽電池を開発

従来の結晶シリコンによるソーラーパネルは、製造コストがかさむうえ、固くて分厚く、その設置には相応のスペースが必要だ。

一方、有機太陽電池は、低コストで製造でき、薄くて柔軟性もあり、設置場所に応じて様々な色にアレンジできるのが利点だが、変換効率(太陽電池が光エネルギーを電気に変換する効率)が従来のソーラーパネルに比べて低いのが課題であった。

そこで、研究プロジェクトでは、可視光と赤外光の両方を吸収できる発電システムを考案。

波長が350ナノメートル以上の可視光を吸収する有機太陽電池と、最大950ナノメートルの近赤外光を吸収する有機太陽電池とを重ね合わせることで、光の吸収を高め、変換効率を15%にまで向上させた。

また、研究プロジェクトでは、一層目の有機太陽電池への損傷を防ぎながら、光や電荷を通過させる、独自の相互連結層を開発。

これらの手法を採用することにより、歩留まり率95%で有機太陽電池を製造することに成功した。

・有機太陽電池の発電コストが従来の電力コストを下回る時代に

研究プロジェクトによると、耐用年数20年で変換効率15%の有機太陽電池による発電コストは、1キロワット時あたり7セント(約7.6円)未満で、米国の2017年時点の平均電力コストである1キロワット時あたり10.23セント(約11.2円)よりも安くなるという。

研究プロジェクトでは、これらの成果をもとに、発電効率を18%程度にまで引き上げるべく、今後、さらなる改善に取り組んでいく方針だ。(文 松岡由希子)

University of Michigan

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