可涂布制造的有機薄膜太陽能電池

日本研發(fā)可涂布制造的有機薄膜太陽能電池   

       這是日本科學技術(shù)振興機構(gòu)（JST）戰(zhàn)略性創(chuàng)造研究推進事業(yè)的一個項目，是與北陸先端科學技術(shù)研究生院大學和高亮度光科學研究中心共同研究的成果。

日本研發(fā)可涂布制造的有機薄膜太陽能電池   

       有機半導體薄膜太陽能電池因是在塑料和金屬薄基板上，涂布半導體聚合物（高分子）形成的，不但柔軟、輕量、可彎曲，還有容易降低制造成本、對尺寸的制約少等優(yōu)點。

       而目前百萬光伏電站等廣泛使用的結(jié)晶硅型太陽能電池，采用的是在玻璃基板上粘貼薄型結(jié)晶硅半導體的構(gòu)造，存在硬而且重、設(shè)置場所受限以及尺寸缺乏靈活性等課題。

       不過，有機薄膜太陽能電池的能源轉(zhuǎn)換效率只有結(jié)晶硅型太陽能電池的一半左右，是阻礙實用化的課題。目前的轉(zhuǎn)換效率目標值為10％，此次理研等的研究小組實現(xiàn)了這一數(shù)值。

       為了使有機薄膜太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率實現(xiàn)10％，對半導體聚合物及形成的發(fā)電層和元件的構(gòu)造作了改進。

       加厚了由輸送正電荷（空穴）的半導體聚合物與輸送負電荷（電子）的富勒烯衍生物混合形成的發(fā)電層。厚度由原來的約150nm增至2倍的300nm（n：1nm＝1/10億m），使電流密度增大，由此轉(zhuǎn)換效率由原來的約6％提高至8.5％。

       并且，通過采用元件陽極和陰極對換配置的“逆構(gòu)造元件”，將轉(zhuǎn)換效率提高到了10％。

       太陽能電池若發(fā)電層的厚度增加，光的吸收量會增加，電荷的生成量也隨之增加。不過，半導體聚合物與硅等相比，空穴遷移率較低，因此空穴在到達電極之前就會與電子重新結(jié)合，很難形成電流，所以轉(zhuǎn)換效率較低。

       所以，此次采用了結(jié)晶性高空穴遷移率也高，即使加厚發(fā)電層，空穴也能到達電極的半導體聚合物，使問題得以改善。

       用大型同步輻射設(shè)施“SPring-8”分析此次的有機薄膜太陽能電池發(fā)電層的構(gòu)造時發(fā)現(xiàn)，在元件的上部電極和下部電極附近，半導體聚合物的分子配向不同，電荷的易流動性在元件上下方向也不同。

       另外，此次的元件為了使由光吸收產(chǎn)生的電荷容易流動，配置了陽極和陰極，也為轉(zhuǎn)換效率的提高做出了貢獻。

       今后，為實現(xiàn)實用化的目標值——15％的轉(zhuǎn)換效率，將研究開發(fā)材料和元件的構(gòu)造。