日本理化學研究所5月26日宣布，有機薄膜太陽能電池的轉換效率達到了10%。

有機薄膜太陽能電池元件的模式圖（出處：理化學研究所）

　　這是日本科學技術振興機構（JST）戰略性創造研究推進事業的一個項目，是與北陸先端科學技術研究生院大學和高亮度光科學研究中心共同研究的成果。

采用陽極和陰極對換配置的“逆構造元件”（出處：理化學研究所）

　　有機半導體薄膜太陽能電池由于是在塑料和金屬薄基板上，由涂布半導體聚合物（高分子）形成的，不但柔軟、輕量、可彎曲，還有容易降低制造成本、對尺寸的制約少等優點。

　　而目前百萬光伏電站等廣泛使用的結晶硅型太陽能電池，采用的是在玻璃基板上粘貼薄型結晶硅半導體的構造，存在硬而且重、設置場所受限以及尺寸缺乏靈活性等缺陷。

　　目前，有機薄膜太陽能電池的能源轉換效率還只有結晶硅型太陽能電池的一半左右，這也是阻礙其實用化的問題之一。此次理研等的研究小組實現了10%的轉換效率目標值。

　　為了使有機薄膜太陽能電池的轉換效率實現10%，科研人員對半導體聚合物及形成的發電層和元件的構造作了改進。

　　他們在加厚了由輸送正電荷（空穴）的半導體聚合物，及輸送負電荷（電子）的富勒烯衍生物混合形成的發電層。其厚度由原來的約150nm增至2倍的300nm（n：1nm＝1/10億m），使電流密度增大，由此轉換效率由原來的約6%提高至8.5%。并且，通過采用元件陽極和陰極對換配置的“逆構造元件”，將轉換效率提高到了10%。

　　若發電層的厚度增加，太陽能電池中光的吸收量會增加，電荷的生成量也隨之增加。不過，半導體聚合物與硅等相比，空穴遷移率較低，因此空穴在到達電極之前就會與電子重新結合，很難形成電流，所以轉換效率較低。

　　所以，此次科研人員采用了結晶性高空穴遷移率也高，即使加厚發電層，空穴也能到達電極的半導體聚合物，使問題得以改善。

　　研究人員用大型同步輻射設施“SPring-8”分析此次的有機薄膜太陽能電池發電層的構造時發現，在元件的上部電極和下部電極附近，半導體聚合物的分子配向不同，電荷的易流動性在元件上下方向也不同。

　　另外，為了使由光吸收產生的電荷容易流動，研究人員在元件配置了陽極和陰極，也為轉換效率的提高做出了貢獻。

　　今后，為實現實用化的目標值——15%的轉換效率，科研人員還將繼續研究開發材料和元件的構造。