有機薄膜太陽電池用材料の高純度化と光電変換効率向上

〜　有機薄膜太陽電池用材料の新しい合成法の開発　〜

 

π共役高分子は、有機薄膜太陽電池に利用される材料のひとつです。今回、我々が開発してきたπ共役高分子の合成法を用いることで、高い純度の高分子材料を簡単に合成することが可能になりました。さらに、材料の純度が向上したことによって、太陽光のエネルギーを電気エネルギーに変換する効率（光電変換効率）が大きく向上することを見出しました。

これまでπ共役高分子は、これまで主にクロスカップリング反応を利用して合成されてきました（式１、従来法）。この反応は様々な高分子の合成に利用されていますが、スズやホウ素、リンなどの化合物を用いるため、これらに由来する副生成物（不純物）を反応後に高分子から分離する必要がありました。これに対して本研究室では、スズやホウ素、リンなどを用いないπ共役高分子の合成方法を開発してきました。スズやホウ素、リンなどを反応に使用しないため、これらが生成物に残存することを原理的に解消できます。今回この新規合成法を用いて合成した高分子の純度を測定したところ、期待した通りに高い純度を有することが明らかになりました（新規合成法）。

 

 

従来法で合成した高分子を太陽電池の材料として利用したところ、光電変換効率は 0.5% でした。一方で、新規合成法で合成した高い純度の材料を用いると、4% の光電変換効率が得られました。これらの結果から、高い純度の材料を合成できる方法を開発したことが、太陽電池特性の向上にもつながることが明らかになりました。