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起居室的墙壁、窗帘、摆设及汽车、电车……,凡光线照到的地方都能发电。实现这一目标的技术,使用有机半导体的有机薄膜太阳能电池受到了人们的关注。除了薄、轻、可弯曲等特点,有机薄膜太阳能电池还有可能利用印刷等技术,像印制海报一样制造。
但目前有机薄膜太阳能电池的光电转换效率还比较低,能利用印刷等方式制造的涂布型有机薄膜太阳能电池的转换效率更低。因转换效率提高与用印刷技术制造彼此矛盾,所以两者很难兼顾。
然而,仍然有研究组向这个难题发起了挑战。日本理化学研究所的创发分子功能研究组就是其中之一。2013年,该研究组开发出了转换效率为8.2%的涂布型有机薄膜太阳能电池。记者就实现涂布型制造并兼顾高转换效率的关键,采访了该研究组的高级研究员尾坂格。
日本理化学研究所创发特性科学研究中心超分子功能化学部门创发分子功能研究组高级研究员尾坂格
记者:因何要研究只需涂布就能制作的太阳能电池?
尾坂:因为想要用有机电子制作出优秀的产品,并想基于有机合成来制造,所以在作研究。我所在研究组的泷宫和男组长一直在研究低分子材料,而我一直研究高分子材料。
其实,涂布型有机薄膜太阳能电池使用的半导体高分子是从有机晶体管开发的派生材料。研究得知在有机晶体管半导体高分子的开发过程中发现的化合物衍生物可以用于太阳能电池。
为了实现高性能有机晶体管,需要结晶性优良的有机半导体。我们想利用聚合物来实现这一点,所以设计了各种分子结构。在研究的过程中,我们发现,在保持优秀的结晶性的同时,还可以控制分子排列的方向(取向)。而且,采用某一种取向时,将其用于有机薄膜太阳能电池可以提高性能。
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