広島大学の尾坂 格教授、斎藤慎彦助教、大阪大学の家 裕隆教授、京都大学の大北英生教授、千葉大学の吉田弘幸教授、高輝度光科学研究センターの小金澤智之研究員らの共同研究チームは、フッ素原子を有する独自の半導体ポリマーを開発した。
この半導体ポリマーを塗布して作製した有機薄膜太陽電池(OPV)は出力電圧が高まり、エネルギー変換効率(太陽光エネルギーを電力に変換する効率)が向上することを発見した。
また、半導体ポリマーの化学構造におけるフッ素原子の位置が、半導体ポリマーの性質やOPVの特性にどのように影響を与えるかを解明した。
今回、同共同研究チームは、広島大学の研究グループが以前に開発した半導体ポリマーに、大阪大学の研究グループが開発したフッ素導入技術を応用することで、これまで不可能だった位置にフッ素が導入された新しい半導体ポリマーを開発することに成功した。
これにより、半導体ポリマーの分子軌道エネルギーの準位を、OPVに応用する上でより理想的な準位に制御することができ、変換効率を向上させることに成功した。
さらに、フッ素原子を導入する位置によって、半導体ポリマーの分子配向が大きく異なり、電荷輸送や電荷再結合に影響を及ぼすことも明らかとなった。
同研究で得た新しい知見を基に半導体ポリマーを改良することで、さらなるエネルギー変換効率の向上が見込める。(「科学技術振興機構(JST)」ウェブサイトより)