筑波大学と（国）物質・材料研究機構は10月6日、有機太陽電池の効率を高めることにつながる光電効果のメカニズムを解明したと発表した。太陽光を受けて太陽電池が電流を生じるためには、励起子と呼ばれる電子と正孔（抜け穴）のペアが分離し電子が流れるが、その際、大きな運動エネルギーを持った励起子だけが電流を生じさせる原動力になることを実験で確認した。
■高効率電池開発へ界面作製がカギ
有機太陽電池では、光から電流への変換には、励起子が電子と正孔に分離しなければならないが、励起子がどのように分離するのか、必要な条件は何かがよく分かっていなかった。
研究チームは、太陽光の電気変換効率が10％を超える次世代型太陽電池「バルクへテロジャンクション型有機太陽電池」を使って、励起子の数と電荷の数が、時間とともにどう変化するかを精密に調べた。
その結果、電子をやり取りするドナーとアクセプターの界面で、遅れて界面に到達する励起子が電荷に分離できないことが明らかになった。運動エネルギーの低い励起子は電流を生み出していないということを確認した。有機太陽電池では、励起子は運動エネルギーの高いものが電子を生じさせることは普遍的に成り立つと考えられるという。
今後、運動エネルギーの低い励起子からも電子を取り出すためにどのような界面を作るかが、高効率な有機太陽電池の開発につながるものとみている。
