広島大学の尾坂格教授、斎藤慎彦助教、大阪大学の家裕隆教授、京都大学の大北英生教授、千葉大学の吉田弘幸教授、高輝度光科学研究センターの小金澤智之研究員らの共同研究チームが、フッ素原子を有する独自の半導体ポリマーを開発。
この半導体ポリマーを塗布して作製した有機薄膜太陽電池（OPV）は出力電圧が高まり、エネルギー変換効率（太陽光エネルギーを電力に変換する効率）が向上することを発見したと発表した。
OPVは半導体ポリマーをプラスチック基板に塗って薄膜化することで作製する太陽電池。従来の太陽光電池よりもコストや環境負荷を抑えることができ、大面積化が容易だという。
さらに、軽量で柔軟、透明にすることが可能であり、室内光下で変換効率が高いという特長を持つ。
そのため、IoTセンサー、モバイル・ウェアラブル電源や窓、ビニールハウス向け電源など、現在普及している無機太陽電池では実現が難しい分野への応用を切り開く次世代太陽電池として注目されているという。
今回、共同研究チームは、広島大学の研究グループが以前に開発した半導体ポリマーに、大阪大学の研究グループが開発したフッ素導入技術を応用。これにより、これまで不可能だった位置にフッ素が導入された新しい半導体ポリマーを開発することに成功したという。
また、半導体ポリマーの分子軌道エネルギーの準位を、OPVに応用する上でより理想的な準位に制御することができ、変換効率を向上させることにも成功したとのことだ。
さらに、フッ素原子を導入する位置によって、半導体ポリマーの分子配向が大きく異なり、電荷輸送や電荷再結合に影響を及ぼすことも明らかとなった。
共同研究チームによれば、同研究で得た新しい知見を基に半導体ポリマーを改良することで、さらなるエネルギー変換効率の向上が見込めるとのことだ。