Developement of Organic Solar Cells Having Super-bulkhetero Junctions

2019 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 17K19110
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Research Field: Physical chemistry, Functional solid state chemistry, and related fields
• Research Institution: Institute for Molecular Science
• Principal Investigator: Hiramoto Masahiro 分子科学研究所, 物質分子科学研究領域, 教授 (20208854)
• Project Period (FY): 2017-06-30 – 2020-03-31
• Keywords: 水平多層交互接合 / 超バルクヘテロ接合 / 超高速移動度 / 飛程 / 横取り出し / 励起子収集 / キャリア収集

Outline of Final Research Achievements

Bulkheterojunctions (blended junctions) are indispensable for organic solar cells. However, the fabrication of electron and hole transport routes in bulkheterojunction remains quite challenging. Here, a lateral alternating multilayered junction having an ability to collect both excitons and carriers almost completely, which can be regarded as an alternative bulkheterojunction, is successfully demonstrated. The present new concept paves the way to exceed the conversion efficiency of organic solar cells above 20%.

Free Research Field

有機半導体の光電物性と有機太陽電池応用

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

「水平交互多層接合」は、混合接合を超える設計コンセプトで学術的オリジナリティーが非常に高い。垂直方向膜厚は輸送に無関係で限りなく厚くできるため、有機分子の吸収の多様性を活かして太陽光スペクトルの大部分を細かく分割して活用することで、20%以上の高効率化が望める。なお、電極間距離は1.8 cmまで可能で、金属マスクで簡便に大面積モジュールを製造できる。有機太陽電池の効率は着実に向上しており、フレキシブル、カラフル、軽量、塗布可能、安価、等の利点を活かして、近い将来、太陽電池の主役となると考えている。