広島大学の尾坂格教授らは、従来よりも発電効率が約1・2倍向上した「有機薄膜太陽電池(OPV)」の作製に成功した。半導体に類似した電気的性質を示す高分子「半導体ポリマー」の溶液を樹脂基板などに塗り、薄膜化して作れる。フッ素原子を導入した新規半導体ポリマーを開発して発電効率を高めた。IoT(モノのインターネット)センサーなどへの応用が期待される。

OPVは低コストで低環境負荷な作製プロセスで大面積化が容易。OPVの実用化には発電効率を向上させることが課題となっており、新しい半導体ポリマーの作製が不可欠だった。研究チームは半導体ポリマーにフッ素原子を導入することで、分子の軌道が持つエネルギーの位置を制御でき、出力電圧を約1・2倍向上させることに成功した。

またOPVに適した半導体ポリマーの開発には、ポリマーの分子軌道や結晶性、分子配向を制御する必要がある。半導体ポリマーにフッ素原子の導入が有効であるが、導入方法が限られるという課題があった。

研究チームは、フッ素原子を導入する場所によって半導体ポリマーの分子が一方向に配列する「分子配向」が異なることも突き止めた。半導体薄膜中を電荷が流れる「電荷輸送」や正と負の電荷が結合して電荷が消滅する「電荷再結合」に影響することも明らかにした。

大阪大学と京都大学、千葉大学、高輝度光科学研究センターとの共同研究。独科学誌アドバンスド・エネルギー・マテリアルズ電子版に掲載された。