成果報告書詳細
管理番号20160000000019
タイトル平成22年度-平成26年度成果報告書 「太陽エネルギー技術研究開発 太陽光発電システム次世代高性能技術の開発 有機薄膜太陽電池モジュール創製に関する研究開発(高分子系有機薄膜太陽電池モジュールの研究開発)」
公開日2016/8/25
報告書年度2010 - 2014
委託先名住友化学株式会社
プロジェクト番号P07015
部署名新エネルギー部
和文要約当社は、委託事業「有機薄膜太陽電池モジュール創製に関する研究開発」に参画し、株式会社東芝、出光興産株式会社、国立大学法人京都大学と共同で有機薄膜太陽電池の研究開発を行った。主に、高分子系有機薄膜太陽電池モジュールの研究開発を担当し、有機薄膜太陽電池の高効率発電ポリマーの開発、高効率モジュールの開発、耐久性の向上に取り組んだ。
(1)セル変換効率12%を目標に、モルフォロジー制御、膜厚最適化、抵抗ロス低減などの高効率化検討を進めた結果、シングルで9.8%を達成した。波長分離による高効率化を目的に各種波長を吸収するポリマー材料を開発。それらを活用したタンデムセルで、効率10.0%、トリプルタンデムで10.4%を達成した。
(2)モジュール効率10%を目標に、高効率化検討を進めた。開口率の向上、集積構造の工夫、塗布条件検討、欠陥低減の工夫等により20cm角ガラスモジュールで6.6%、フレキシブルモジュールで効率2.0%を達成した。
(3)耐久性については、JISC8938試験条件で効率低下10%以内を目標に改良を進めた。バッファー層および封止方法の条件検討により初期効率 約7%のセルでJIS規格C8938の試験条件である1)温度サイクル、2)温湿度サイクル、3)光照射、4)耐熱、5)耐湿度試験での相対効率低下10%以内を確認した。また、長期連続光照射試験(1SUN,65℃)においては8000 hr(8年相当)経過後でも初期効率の80%以上の効率を確認した。屋外実環境試験では、モジュールの屋外試験で、25000時間(2.9年間)経過後でも初期効率の80%以上の効率を確認した。
英文要約Sumitomo Chemical joined the national project called “The development of high performance OPV module” in collaboration with Toshiba, Idemitsu Kosan and Kyoto University.
Sumitomo Chemical activity focused mainly on the development of highly efficient and long-lasting OPV modules by using new photo-active polymers and incorporating these into novel device architectures.
(1)For the goal of 12% cell efficiency, we based our approach on morphology control, optimization of film thickness and reduction of electrical resistance. As a result we achieved 9.8% by single cell. To further improve the efficiency, we have developed new organic polymers with various absorption wavelengths and by implementing these materials into tandem and triple junction cells we have achieved 10.0% and 10.4% respectively.
(2)For the goal of 10% module efficiency, we studied the improvement of aperture area, optimization of module architecture, coating condition and reduction of defects. As a result, we achieved 6.6% efficiency for a glass-based module and 2.0% efficiency for a flexible module.
(3)For the goal of relative efficiency drop of less than 10% for durability (Japanese Industrial Standards C8938), we studied the improvement of buffer layer and sealing condition. As a result, we confirmed the relative efficiency drop of less than 10% under the condition of 1)temperature cycle test, 2)temperature and humidity cycle test, 3)light soaking test, 4)dump heat test, and 5)humidity test.
We performed these tests under Japanese Industrial Standards C8938 conditions by using high performance test cells with 7% initial efficiency. In addition, we developed OPV with long-term stability keeping more than 80% efficiency retention after 8000 hrs (corresponding to 8 years) of light soaking test (1SUN, 65℃) and keeping more than 80% efficiency retention after 25000 hrs (2.9 years) by using module in outdoor conditions.
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