メディア

高効率で伸縮性を向上させた有機太陽電池を開発：発電層と透明電極に新材料を採用（2/2 ページ）

» 2024年07月08日 10時30分公開

[馬本隆綱，EE Times Japan]

発電層の伸縮性を向上させた工夫

　今回は、発電層の伸縮性を向上させる工夫も行った。二つの高効率ドナー材料である「PM6」と「D18」を混ぜて、ランダム三元共重合ポリマードナーの「Ter-D18」を合成し、低分子アクセプター材料の「Y6」と混合して「Ter-D18：Y6」を作製した。

　Ter-D18：Y6からなる発電層や透明電極、ポリウレタン基板などで構成される複合フィルムは、PM6：Y6からなる発電層を採用した他の複合フィルムに比べ、発電層の機械的特性が改善されていることを確認した。これらの実験結果から、ION Eを含む伸縮性の高い透明電極は、発電層内の引張ひずみを効果的に非局在化し、再分散することで亀裂の発生と伝播を遅らせるため、伸縮性有機太陽電池全体の機械的完全性が保証されることを実証した。

ポリウレタン基板や透明電極、発電層からなる複合フィルムの機械的特性［クリックで拡大］出所：理研

　研究グループは、開発した複合フィルムに液体金属共晶ガリウム－インジウム（EGaIn）の上部電極を設け、電子輸送層フリーの有機太陽電池を作製した。この太陽電池は、伸長前に短絡電流密度（J_SC）が25.18mA/cm²、開放電圧（V_OC）が0.84V、曲線因子（FF）が0.67、PCEが14.18％という高い初期性能であった。次に、有機太陽電池を伸長ステージに取り付けて伸縮性を調べた。この結果、52％の引張ひずみで初期PCEの80％を維持できたという。

　伸縮サイクルにおける伸縮性有機太陽電池の機械的耐久性を評価した。これにより、10％および20％の引張ひずみを100サイクル行った後も、それぞれ初期PCEの95％および85％を維持できることが分かった。

伸縮性有機太陽電池の性能［クリックで拡大］出所：理研

室温で反強磁性体中の磁壁を高速電流駆動
理化学研究所（理研）と東京大学の国際共同研究グループは、室温で反強磁性体にナノ秒のパルス電流を印加すると、反強磁性体中の磁壁を高速駆動できることを実証した。磁気シフトレジスタに反強磁性体を用いれば、強磁性体やフェリ磁性体を用いた場合に比べ、1桁以上も高速に駆動できる可能性があるという。
テラヘルツ領域での光起電力効果を実証　次世代高速通信への応用に期待
東京大学と理化学研究所の研究グループは、磁性と強誘電性を併せ持つマルチフェロイクスのスピン励起を利用し、テラヘルツ領域での光起電力効果を実証した。次世代高速通信に向けたテラヘルツデバイスなどへの応用に期待する。
「富岳」、スパコン性能ランキング2部門で9期連続の世界1位
理化学研究所（理研）と富士通が共同開発したスーパーコンピュータ「富岳」が、世界のスーパーコンピュータの性能ランキング「HPCG」および、「Graph500」のBFS（Breadth-First Search）部門において、9期連続で世界第1位を獲得した。
微弱な連続光レーザーでも高い効率で波長変換
理化学研究所（理研）は、原子層ナノ物質を高Q値微小光共振器上に転写することで、微弱な連続光レーザーでも2次の非線形波長変換が効率よく行えることを実証した。
メタマテリアル熱電変換で密閉空間内の物体を冷却
東京農工大学と理化学研究所は、メタマテリアル熱電変換により、密閉空間内にある物体を冷却する「非放射冷却」を実現した。電子デバイスのパッケージ内にこもる熱を回収・排出することが可能となる。
理研ら、スピン波と表面音波の強結合を室温で観測
理化学研究所（理研）と東京大学による共同研究チームは、音響共振器を用い基板表面を伝わる音波（表面音波）を閉じ込めることで、強磁性体中のスピン波と表面音波が強結合した状態を、室温で観測することに成功した。スピン波と表面音波の特性を併せ持つ、新たなデバイスの開発が期待される。