従来の無機太陽電池の代替品として期待されている有機太陽電池（OSC）には、環境に優しい未来の主役となる多くの特徴があります。これらの機能の 1 つは調整可能な化学であり、これにより科学者は化学システムの特性を正確に調整または変更して、望ましい結果を達成することができます。現在、日本の研究者は電力変換効率を高めるためにそれらを調整しました。

研究で出版された最近ではアンゲヴァンテ・ケミー国際版、大阪大学の研究者らは、一般に認められている標準よりも優れた電力変換効率をもたらす新しい有機半導体を報告した。

OSC は軽量で柔軟性があり、比較的低コストで大規模に生産できます。したがって、広大な土地を使用して作物を育てながら太陽エネルギーを電力に変換するアグリボルタティクスなどの用途に非常に有望です。

一般に、OSC には 2 つの有機半導体が含まれており、1 つは輸送用です。電荷キャリア1つは電子（アクセプター）として知られ、もう1つはホール（ドナー）として知られる他のキャリアを輸送します。電子と正孔の組み合わせである励起子がこれらのキャリアに分裂し、電子と正孔のペアが形成されると、半導体内に電流が流れます。励起子はしっかりと結合していますが、十分なエネルギーを持つ太陽光によって励起子が解離し、電流が発生することがあります。

「分解するのに必要なエネルギー量を減らすことは、励起子励起子結合エネルギー「光を目的の電流に変換することが容易になります」と研究の筆頭著者、神内聖法氏は説明する。穴。これが増加すると、結合エネルギーは減少するはずです。」

研究者らは、電子と正孔を収容する分子の部分を分離する効果のあるサイドユニットを備えた分子を設計した。合成された分子は、ドナー材料とともにバルクヘテロ接合OSCのアクセプターとして使用され、システムは増加を示しました。電力変換効率受け入れられた標準と比較してください。この分子は OSC の単一コンポーネントとしてもテストされ、光から電流への変換がより良好であることが示されました。

「私たちが設計した分子は、アクセプター分子のサイドユニットの性質が励起子の挙動とその結果としての効率の鍵となることを示しています」と主任著者の伊江裕氏は言う。「この結果は、OSC アプリケーション向けに化学を調整することで何が達成できるかを示す重要な実証を提供します。」

この研究結果は、有機半導体の合理的設計の可能性を示しており、高性能OSCや波長選択性の透明OSCなどの新しいデバイスにつながることが期待される。性能の一般的な向上により、大規模太陽光発電用途における OSC の可能性が高まり、当然、グリーンエネルギーの代替につながると期待されています。