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【特集】非真空プロセスで実現する低コスト太陽電池研究の最前線
Cutting-edge Research on Low-cost Solar Cell based on Non-vacuum Process
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特集にあたって
Introduction

尾﨑雅則 / 大阪大学 大学院 工学研究科 電気電子情報工学専攻 教授

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非真空プロセスで作製できる無機薄膜太陽電池の開発
Development of Inorganic Thin‒Film Solar Cells Made by Non‒Vacuum Processes

池田　茂 / 大阪大学　太陽エネルギー化学研究センター　准教授
松村道雄 / 大阪大学　太陽エネルギー化学研究センター　教授

　非真空プロセスで製造できる無機系薄膜太陽電池は将来の太陽電池の有力な候補の一つであろう。そのような太陽電池の開発に向けて、いくつかの半導体材料、また異なる製造法が研究されている。本稿ではそれらの開発動向を概観するとともに、薄膜太陽電池としての期待が大きいCIS系およびCZTS太陽電池の現状について詳しく説明する。

1.はじめに
2.非真空プロセスでできる無機薄膜系太陽電池の種類とそれらの概要
3.CIGS系およびCZTS系
3.1　CIGS系太陽電池の概要
3.2　非真空プロセスによるCIGS系太陽電池の作製
3.2.1　微粒子塗布法
3.2.2　ヒドラジン溶液法
3.2.3　電気化学堆積法
3.3　CZTS系太陽電池への展開
4.おわりに

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有機薄膜太陽電池の現状、課題と展望
Progress in Organic Solar Cells

大西敏博 / 大阪大学　太陽エネルギー化学研究センター　招聘教授

　有機薄膜太陽電池の一層の効率向上のために、光電荷分離機構まで遡った検討として、種々の共役系高分子で励起子拡散長を測定した。さらにC60との2層積層構造で、エネルギー準位と開放電圧の関係を検討した。材料毎に励起子拡散長を考慮した光活性層のミクロ相分離構造を設計することでより高い効率への実現が可能となる。

1.再生可能エネルギーを取り巻く環境
2.有機薄膜太陽電池への期待
3.有機薄膜太陽電池の開発の経緯
4.共役系高分子
5.発電機構からの高効率化のアプローチ
6.太陽エネルギー化学研究センターでの検討
6.1　励起子拡散長の見積もり
6.2　2層積層素子の特性
6.3　溶液積層型素子の検討
7.超高効率化への試み
8.競争力の高い有機薄膜太陽電池の開発へ

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有機薄膜太陽電池に用いられる電子アクセプター材料
Electron‒Accepting Materials for Organic Thin‒Film Solar Cells

松尾　豊 / 東京大学 大学院　理学系研究科　光電変換化学講座　特任教授

　有機薄膜太陽電池のエネルギー変換効率の向上のため、電子アクセプター材料の研究開発が行われている。本稿では、フラーレン誘導体および非フラーレン系電子アクセプター材料について、フロンティア軌道エネルギーや立体構造の最適化を含む材料設計の指針と、この分野の最近の研究報告について紹介する。

1.はじめに
2.フラーレンが電子アクセプターとして優れる理由
3.高いLUMO準位をもつフラーレン誘導体
4.低いLUMO順位をもつフラーレン誘導体
5.非フラーレン電子アクセプター
6.おわりに

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有機薄膜太陽電池高効率化に向けたポリマー材料の開発動向
Development of Polymer Semiconductors toward High‒Efficiency Organic Photovoltaics

斎藤慎彦 / 広島大学 大学院　工学研究科
尾坂　格 / 広島大学 大学院　工学研究院　助教
瀧宮和男 / 広島大学 大学院　工学研究院　教授

　有機薄膜太陽電池の高効率化に向けたポリマー材料の開発について、我々の取り組みを紹介する。特にチアゾロチアゾール系ポリマーを例に、分子量や側鎖が薄膜構造と素子特性に及ぼす影響について議論し、材料開発において如何に分子配向制御が重要であるか解説する。

1.はじめに
2.分子量と分子配向およびデバイス特性の相関関係
3.側鎖が配向およびOPV特性に及ぼす影響
4.まとめ

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有機薄膜太陽電池の高寿命化に向けた劣化機構解明
Degradation Analysis of Organic Solar Cells for Realization of their Long-term Durability

山成敏広 / (独)産業技術総合研究所　太陽光発電工学研究センター　先端産業プロセス・低コスト化チーム　研究員

変換効率10%を超えるような有機薄膜太陽電池の報告もされ、実用化に向けて、高寿命化(高耐久化)が重要な課題になってきている。本稿では、高分子塗布型有機薄膜太陽電池の高耐久化に向けた劣化機構に関する研究について紹介する。

1.はじめに
2.高分子系有機薄膜太陽電池の劣化評価
2.1　光照射下での劣化
2.1.1　疑似太陽光の連続照射
2.1.2　照射光波長依存性
2.2　大気中暗所保存での劣化
2.3　劣化部位の可視化
3.おわりに

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過酸化水素を用いた半導体封止用エポキシ樹脂の合成技術
Green Synthesis of Epoxide using H2O2 and its Application to Encapsulant of Semiconductor

今　喜裕 / (独)産業技術総合研究所 環境化学技術研究部門　精密有機反応制御第3 グループ　研究員
内田　博 / 昭和電工㈱　事業開発センター　応用化学品研究所　コーポレートフェロー
佐藤一彦 / (独)産業技術総合研究所 環境化学技術研究部門　主幹研究員

　過酸化水素を酸化剤に用いる触媒的酸化技術によって、有機塩素化合物の混入量を低減させたエポキシ樹脂の高効率合成に成功した。本開発エポキシ樹脂を使用した半導体パッケージは、高い絶縁信頼性を示すと共に、従来品と同レベルのTgなど機械的物性、および従来と同程度のエポキシモールディング材作成時の作業性を示した。

1.はじめに
2.過酸化水素を用いたハロゲンフリーエポキシ樹脂の製造
3.半導体封止材用エポキシ樹脂の評価
4.まとめ

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希土類不使用型新規蛍光体「ガイアフォトン(R)」の開発
Development of the New Fluorescent Substance without Rare Earth Elements ‘Gaiaphoton’

杉山公寿 / レンゴー㈱　中央研究所　新素材研究グループ　部長代理

　蛍光体はプラズマディスプレイ用、液晶バックライト用、ランプ用、あるいは真贋を判定する偽造防止用材料として使用されている。著者はゼオライトに、ある一定の条件で銀イオンを含有させたときに、紫外線または紫光照射により通常の環境下で可視光を発光し、希土類を全く含まない新たな蛍光体となることを見出した。

1.はじめに
2.銀イオン含有ゼオライトが光る
3.金属銀クラスター
4.ガイアフォトン(R)の発光特性
5.ガイアフォトン(R)のその他の特徴
6.ガイアフォトン(R)の用途
7.おわりに

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新しい光電子顕微鏡PEEMの開発とその特徴
Design and Construction of a New PEEM (Photo Electron Emission Microscopy)

津野勝重 / 北海道大学　触媒化学研究センター　特任教授
武藤正雄 / ㈱北海光電子　代表取締役
菅　育正 / ㈱管製作所　代表取締役社長
朝倉清高 / 北海道大学　触媒化学研究センター　表面構造化学研究部門　教授

　新しい表面観察用光電子顕微鏡(PEEM)を開発した。3段静電レンズ系を有し、最大倍率1000倍、試料は10kVに加速される。本PEEMの特徴は、対物レンズの直後に手動コントラスト絞りを配し、試料表面の細かな電位変化による焦点面上のパターンの変化を像に反映させた。

1.はじめに
2.どんなPEEMを作るか
3.PEEMの構成
4.放出電子軌道のシミュレーション
5.凹凸のある試料の場合のシミュレーション
6.磁性体試料の観察
7.おわりに

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機能材料マーケットデータ

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太陽電池の開発動向
The Development Trend of a Solar Cell

1.市場動向
2.日本の出荷量
3.太陽光発電の世界別導入状況
4.タイプ別太陽電池の動向
4.1　シリコン系太陽電池
4.2　化合物系太陽電池(CIS、CIGS 太陽電池)
4.3　色素増感型太陽電池
4.4　有機薄膜太陽電池
4.5　量子ドット太陽電池
5.今後の太陽電池のトレンド
6.セル・モジュールの国内市場
7.太陽電池の周辺材料・技術の動向

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