理化学研究所が2017年9月19日に、
- 超薄型で変換効率が高く、伸縮性・耐水性にも優れる有機太陽電池を開発した。
概要は次の通り。
＜背景＞
| 衣服に貼付できる太陽電池は、生体継続モニタリング用のウェアラブルセンサーの電源候補として、期待されている。
しかし、このような太陽電池は
特に、非常に薄いフィルムを用いる場合には
|
＜特徴＞
| 超薄型を実現 | 2012年に理研で開発した新しい半導体ポリマー（PNTz4T）を使用し、厚さ約1μmの「パリレン」(※高分子材料の一種)の基板上に、有機太陽電池を作成した。
またこのデバイスは、約50％まで潰しても、安定的に駆動した。 （※管理人注：この後の本文の記述から、太陽電池作成後の厚さは、3μmとみられる。） |
| 高い変換効率 | ガラス支持基板から剥離した状態で、変換効率7.9％を達成した。
（※過去に報告されている柔軟性の高い有機太陽電池では4.2％） |
| 高い耐水性 | 作成したデバイスは、5分間水中に浸した後でも、変換効率の低下は殆どみられなかった。
また、水性ペン（黒色）で表面に染みを付けた後に、デバイスを洗剤液（中性洗剤10％）で洗ったところ、素子性能の低下を全く起こさず、変換効率は初期値に戻った。 |
| 高い伸縮性の確保と、耐水性の大幅向上 | 2枚のゴムを予め引っ張って伸ばし、その間に今回の有機太陽電池（厚さ3μm）を挟むことで、高い伸縮性を得つつ、耐水性能を大きく向上できた。
120分間の水中浸漬における、変換効率の低下の度合いは
また、水滴をデバイス上へ滴下・一定時間保持しつつ、約50％の伸縮を反復した場合には、変換効率は初期値の80％を維持した。 |
もう昔の話になりますが、約9年前（2008年）に米IBM社が、今後5年間のうちに世の中を大きく変える可能性がある、という技術革新を予想した「Next 5 in 5」を発表していました。
その一つに薄膜太陽電池の多様な場所への設置があり、その想定用途の一つに「衣類」への設置が挙げられていました。
しかし結局、2013年までにはおろか、更に4年経った現在（2017年）でも、衣類への太陽電池搭載は実用化が達成されておらず、そのハードルの高さが偲ばれます。
ちなみに、発表[1]の中にある変換効率の従来の記録（4.2％）は、東京大学とヨハネスケプラー大学が2012年に発表した研究成果と合致しているので、これが該当するものと思われます。
そこに来て今回は、日本国内の研究機関による発表ということで、性能が非常に具体的に示されており、当ブログでこれまでチェックしていた類似の研究成果（関連記事）と比べても、最も実用化に近いように感じられます。
もっともこの点は、最新の研究成果なので、当然と言えば当然のことなのかもしれません。
もし仮に実際の製品（衣類）に適用する場合には、更に厳しい試験が必要になるものと想像しますが、それでも今回、発電性能や伸縮性、各種の耐久性がここまで来たということで、何らかの展開につながることを、期待したいところです。
※参照資料：
- [1]洗濯可能な超薄型有機太陽電池（理化学研究所、2017/9/19）
- http://www.riken.jp/pr/press/2017/20170919_2/
※関連記事：
- 「IBM Next 5 in 5」の一つに薄膜太陽電池（2008/12/12）
- 韓国電気研究院（KERI）が、ナノ技術と繊維技術を組み合わせた「紙型柔軟太陽電池」の製造技術を開発（2012/03/01）
- 東大と墺ヨハネスケプラー大学が、髪の毛にも巻ける薄さ（1.9μm）の有機薄膜太陽電池を開発、製作には塗布技術を活用（2012/04/04）
- スタンフォード大・漢陽大学などの研究グループが「peel-and-stick process」を開発、アモルファスシリコン太陽電池セルをゴム・プラスチック・布などに貼り付け可能（2012/12/22）
