ポイント
- 良好な発電性能と高輝度な赤色の発光機能を同一素子内で実現
- 有機EL分野で利用される発光分子を組み合わせ、理想的なエネルギー構造を解明
- 発電可能なディスプレイの実現や有機太陽電池の効率向上に貢献
概要
東京科学大学（Science Tokyo） 総合研究院 フロンティア材料研究所の伊澤誠一郎准教授、北海道大学 総合イノベーション創発機構 化学反応創成研究拠点（WPI-ICReDD）の相澤直矢准教授らの研究チームは、発光機能と発電機能を併せ持つ有機太陽電池の開発に成功しました。
光発電素子である太陽電池と、発光素子であるLEDや有機ELは、ともにダイオード素子である一方で、発電と発光の機能を1つの素子内で両立することは難しく、高い光発電効率と発光効率の両立を実現した例はほとんどありませんでした。
今回の研究では、有機EL分野で使われる発光分子を2種類組み合わせることで、1つの素子内で光発電機能と発光機能を両立させることに成功しました。具体的には、適切な分子の選択により、光りづらい励起三重項状態への遷移を抑制する理想的なエネルギー構造を作り出すことで、2種類の材料の界面からの高輝度の発光を得ました。この素子は太陽光の下で良好な発電性能を示し、蓄電器に電気を貯めることができるとともに、貯めた電気を利用して発光することができます（図1）。また今回の素子による発電の際には理論限界に近い非常に高い電圧値が得られました。
今回の成果は、スマートフォンディスプレイを発電素子としても利用可能にするなどの応用展開や、同様の理想的なエネルギー構造を有機太陽電池素子に導入することでその変換効率の向上に大きく寄与すると期待できます。
本研究は主に科学技術振興機構（JST）戦略的創造研究推進事業CREST、戦略的創造研究推進事業さきがけ、科学研究費助成事業の支援を受け、東京科学大学 総合研究院 フロンティア材料研究所の伊澤誠一郎准教授、真島豊教授、Shui Qingjun（スイ・チンジュン）大学院生（博士後期課程）、北海道大学の相澤直矢准教授、大阪大学 大学院工学研究科の中山健一教授、徐 金垚大学院生（博士後期課程）らによって実施されました。
本成果は、4月21日付（現地時間）の「Advanced Materials」誌に掲載されました。
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