將光能有效地轉(zhuǎn)換為電能

此次的有機薄膜太陽能電池采用了p型半導(dǎo)體與n型半導(dǎo)體的接觸面積大、可提高發(fā)電效率的本體異質(zhì)結(jié)。而且采用了使p型半導(dǎo)體變成納米級微細纖維狀、在其他部分填充了n型半導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)（圖3）。

這樣就能減少現(xiàn)有本體異質(zhì)結(jié)的電子傳輸損失。采用現(xiàn)有本體異質(zhì)結(jié)構(gòu)時，受到光照后產(chǎn)生的電子中有很多不會轉(zhuǎn)化為發(fā)電能量的電子。這是因為結(jié)構(gòu)內(nèi)部存在孤立領(lǐng)域，此處產(chǎn)生的電子無法到達電極。而此次的太陽能電池通過使p型半導(dǎo)體變成纖維狀，形成了使接觸面產(chǎn)生的電子能夠到達電極的路徑，從而減少了輸送損失。

此次的開發(fā)目標是輸出功率達到現(xiàn)有太陽能電池的兩倍以上，即150μW以上，轉(zhuǎn)換效率達到7％以上。電池尺寸為10cm2以下（圖4）。


首先應(yīng)用于植物工廠，然后擴大至住宅及服裝用途


采用納米級微細纖維結(jié)構(gòu)的有機半導(dǎo)體是向溶解有高分子的溶液施加高電壓，然后紡織纖維制成的。這種方法被稱為電場紡絲法（圖5）。

將來，谷岡打算將采用這種方法制作的纖維狀有機薄膜太陽能電池紡織或編織成布（紡織品），作為可以自由折疊的平面狀電源使用。雖然以樹脂為基板的有機太陽能電池也可以彎曲，但織成布的太陽能電池不僅可以彎曲，還能像普通布料一樣折疊，收放時占用空間很小。

谷岡介紹說，“（這種太陽能電池）的優(yōu)點是，因為是纖維狀元件的集合體，因此，不僅作為電源的可靠性更高，而且能夠理想地引入從多個方向照射的室內(nèi)照明的光線”（圖6）。


目前，谷岡正在利用約5cm寬、2cm厚的纖維狀太陽能電池試制品進行驗證。今后將安裝在傳感器網(wǎng)絡(luò)終端上，用于植物工廠。估計將來還會發(fā)展成布狀太陽能電池，用途擴大至窗簾、壁紙、地毯及服裝等（圖7）。（《Tech-On!》特約撰稿人：加藤伸一）