有機薄膜太陽電池・ペロブスカイト太陽電池の開発最前線
■概要■
・高い変更効率を有し、次世代の太陽電池と期待される有機薄膜太陽電池・ペロブスカイト太陽電池！
・高効率発電、軽量、フレキシブルなどの高性能化から、高耐久性、低コスト生産、環境負荷低減など社会実装に向けた開発動向を、60項目にわたり幅広く詳解！
【序論 次世代有機系太陽電池の課題と将来展望】
・次世代太陽電池への期待
・次世代太陽電池の種類と性能
・有機薄膜太陽電池の材料技術
・有機薄膜太陽電池およびペロブスカイト太陽電池の応用展開
・今後の課題
【第1編 有機薄膜太陽電池】
概論 光電変換機構に基づく理論限界から見た有機薄膜太陽電池の可能性
＜1＞材料開発
1．高効率化に向けたp型半導体ポリマーの開発
・有機半導体の進展
・結晶性ポリマーの開発 など
2．直接アリール化反応を利用したπ共役高分子の合成法
・直接アリール化重縮合による材料合成
3．ブロック共重合体を活用した有機薄膜太陽電池材料の開発
・半導体高分子材料の合成
・ブロック共重合体の有機薄膜太陽電池材料への応用
4．電子欠損性複素多環芳香族化合物を基盤とする有機薄膜太陽電池材料の開発
・新たな電子欠損性複素多環芳香族化合物を基盤とするp 型半導体ポリマーの設計
・新たなチアジアゾール系アクセプターを基盤とする半導体ポリマーのOPVへの展開
5．光電流の生成に適する非フラーレンアクセプターの設計・開発と緑色光波長選択型有機太陽電池への応用
・光電流の生成に適する分子デザイン指針
・励起子束縛エネルギーの低減 など
6．塗布積層可能な低分子有機半導体の開発
・前駆体法とは
・熱前駆体法によるバルクヘテロ構造の薄膜構造制御 など
7．有機薄膜太陽電池，その課題と将来
・OPVの現在地
・OPVのコスト検討 など
＜2＞デバイス化技術およびデバイス物理
1．有機薄膜太陽電池の将来展望-再結合の抑制と基本原理の刷新
・電圧ロス
・無輻射再結合 など
2．真空蒸着における有機薄膜の結晶制御技術と共蒸発分子誘起結晶化法
・導入：有機薄膜太陽電池と有機ELの真空蒸着法の違いと「共蒸発分子誘起結晶化法」
・真空蒸着法による有機材料の薄膜成長 など
3．平面ヘテロ接合を活用した有機薄膜太陽電池における電荷生成効率律速要因の解明
・有機太陽電池の電荷生成過程の全体像
・電子状態のエネルギーと電荷生成効率 など
4．ターナリーブレンド有機薄膜太陽電池における開放電圧
・素子特性，ブレンド構造とエネルギー準位
・開放電圧の決定機構
5．効率的なキャリアマネージメントによる塗布型3成分バルクヘテロ薄膜太陽電池の開発
・背景
・Ti-アルコキシド系塗布型有機-無機薄膜太陽電池 など
6．すべて有機材料で構成された薄膜太陽電池の高性能化
・全有機太陽電池
・有機電極および有機透明電極 など
7．アモルファス有機薄膜を用いた有機太陽電池の開発
・有機半導体アモルファス薄膜の物性とキャリア移動度測定
・アモルファス薄膜を用いた有機太陽電池への応用
＜3＞周辺技術
1．単層カーボンナノチューブ薄膜を透明電極、
裏面電極とした有機系太陽電池の開発
・単層カーボンナノチューブの薄膜化
・単層カーボンナノチューブ薄膜透明電極を用いた有機薄膜太陽電池 など
2．ナノファイバー材料による有機薄膜太陽電池の変換効率向上技術
・高分子半導体ナノファイバーを利用した光電変換層のモルフォロジー制御
・室内照明用太陽電池への応用へ向けたナノファイバー構造型活性層の最適化
3．プラズモン共鳴を利用した有機太陽電池の変換効率向上化技術
・OSCへの応用
・金属ナノ粒子（MNP） など
＜4＞有機薄膜太陽電池の応用
1．透明有機薄膜太陽電池
・透明有機薄膜太陽電池の素子構成
・応用先と求められる性能
2．光透過型有機太陽電池と営農型太陽光発電への応用可能性
・営農型太陽光発電とソーラーマッチング
・ソーラーマッチングの評価法 など
3．屋内光下での太陽電池の特性評価
・屋内光下での太陽電池評価方法の国際規格
・太陽電池の発電特性における照射光強度依存性の測定 など
4．耐水性と超柔軟性を備えた超薄膜型有機太陽電池・フォトディテクタの開発
・正孔輸送層フリー構造による耐水性超薄型有機太陽電池
・活性層正孔輸送層フリー構造による耐水性超薄型有機太陽電池
【第2編 ペロブスカイト太陽電池】
概論 ペロブスカイト太陽電池の最新研究と社会実装に向けた取り組み
＜1＞発電・劣化・効率向上抑制メカニズム解明
1．金属ハライドペロブスカイト太陽電池の発電メカニズム
・デバイス構成
・電流密度（J）-電圧（V）曲線（ダイオード特性）
2．ハロゲン化合物ペロブスカイト結晶の光劣化メカニズム
・ハロゲン化合物ペロブスカイト材料の光劣化
・有機-無機ペロブスカイト結晶 など
3．ペロブスカイト太陽電池の劣化機構
・背景
・光によるペロブスカイト結晶層の劣化とその抑制策 など
4．電圧印加によるペロブスカイト太陽電池の劣化機構
・直流電圧印加によるペロブスカイト太陽電池の特性劣化およびメカニズム
・矩形パルス電圧を用いたペロブスカイト太陽電池のEL評価
＜2＞成膜技術
1．真空蒸着によるペロブスカイト太陽電池開発
・ペロブスカイトの真空蒸着
・真空蒸着によるペロブスカイト太陽電池 など
2．鉛ハライドペロブスカイト結晶を蒸発材料とした真空蒸着による薄膜作製
・結晶を蒸発材料とした金属ハライドペロブスカイト薄膜の成膜と太陽電池作製
・単元蒸着による異種ハロゲンペロブスカイト積層膜の作製
3．気相一貫プロセスによる高効率プレーナー型ペロブスカイト太陽電池の開発
・気相法によるペロブスカイト太陽電池の作製方法
・ペロブスカイト膜の評価と太陽電池特性
4．DMFフリー溶媒と真空クエンチ法によるペロブスカイト膜の形成
・序論
・実験手法 など
5．フラッシュランプアニールによるペロブスカイト太陽電池性能の向上
・キセノンフラッシュランプの特徴
・ペロブスカイト膜へのフラッシュランプアニールの応用 など
＜3＞性能向上化技術
1．ペロブスカイト太陽電池の高効率化・高耐久化技術
・デバイス構造（pin構造）
・正孔回収層（無機系と有機系） など
2．ペロブスカイト太陽電池への2次元ペロブスカイト構造の導入
・ペロブスカイト太陽電池に向けたペロブスカイト化合物の次元性
・有機-無機2D ペロブスカイト化合物の構造と特性 など
3．パッシベーション層の自己組織化によるペロブスカイト太陽電池の高効率化技術
・従来の表面処理技術
・自己偏析現象 など
4．逆型ペロブスカイト太陽電池におけるアディティブエンジニアリングおよび周辺材料技術
・逆型ペロブスカイト太陽電池
・逆型ペロブスカイト太陽電池に用いるホール輸送層 など
5．高効率化・高耐久化に向けた正孔輸送材料用添加剤の開発
・正孔輸送材料への添加剤の開発背景
・OA-TFSA添加による自発的ペロブスカイト表面安定化
6．真空蒸着が可能なフラーレン誘導体の合成とペロブスカイト太陽電池の電子輸送材料としての応用
・真空蒸着が可能なフラーレン誘導体の合成における反応機構の解明
・真空蒸着を行いやすいトリフルオロメチル置換インダノ［60］フラーレンケトンの合成
7．カーボンナノチューブ薄膜のトップ電極としての応用
・ペロブスカイト太陽電池について
・両面照射ペロブスカイト太陽電池およびシースルーペロブスカイト太陽電池について など
＜4＞鉛フリーペロブスカイト太陽電池
1．スズペロブスカイト太陽電池の高効率化技術
・PbとSnの化学的性質の違い
・高純度化技術 など
2．高耐久性素子を目指すAg-Bi系材料による鉛フリー塗布型太陽電池
・非鉛系材料による塗布型太陽電池用材料
・Ag/Bi系塗布材料の研究
3．ハロゲン化錫鉛アロイ化ペロブスカイト太陽電池の開発
・ハロゲン化錫鉛アロイ化ペロブスカイトのバンドコントロールと電子物性
・ハロゲン化錫鉛アロイ化ペロブスカイトの効率向上 など
＜5＞タンデム太陽電池の開発
1．軽量フレキシブルなペロブスカイト/シリコンタンデム太陽電池の作製技術
・ペロブスカイト太陽電池の基本と開発動向
・ペロブスカイト太陽電池のタンデム応用 など
2．ペロブスカイト/結晶シリコンタンデム太陽電池技術
・ペロブスカイト/結晶シリコンタンデム太陽電池の研究開発背景
・ペロブスカイト/結晶シリコンタンデム太陽電池の基本構造 など
3．鉛フリーSnペロブスカイト太陽電池の効率向上抑制メカニズムおよび改良技術
・ハロゲン化ペロブスカイト太陽電池の光電変換メカニズムの実際
・安定性について
＜6＞量子ドット太陽電池の開発
1．硫化鉛系量子ドット太陽電池の研究開発
・CQD太陽電池の電池構造と発電機構
・CQDs太陽電池の作製プロセスおよび界面パッシベーション
2．量子ドットを用いた多接合太陽電池
・量子ドット
・コロイド量子ドットを用いた太陽電池
【第3編 共通基盤技術】
＜1＞測定・解析技術
1．有機太陽電池の電子準位
・序：有機太陽電池の動作機構と電子準位
・有機半導体の電子準位を決定する要因 など
2．時間分解マイクロ波光電導法を用いた電荷の移動度・寿命の評価技術
・時間分解マイクロ波光電導法とは
・TRMC 計測の実際 など
3．大型放射光施設SPring-8におけるX線回折・散乱法を用いたX線分析
・大型放射光施設SPring-8と放射光ビームラインの概要
・単結晶X線回折 など
4．電子スピン共鳴（ESR）分光法によるペロブスカイト太陽電池の電荷状態の観測
・薄膜および素子作製と評価
・正孔輸送層/ペロブスカイト界面でのバンド曲がり4 など
5．赤外分光法による分子凝集構造の解析
・構造解析手法としての赤外分光法
・薄膜の構造解析 など
＜2＞実証・実用化・宇宙用途に向けた取り組み
1．ペロブスカイト太陽電池の宇宙空間での耐久性
・宇宙用太陽電池に要求される耐久性と放射線耐性評価手法
・ペロブスカイト太陽電池の宇宙適用に向けた耐久性評価の状況と宇宙実証の状況
2．ペロブスカイト太陽電池の地上実証実験および宇宙用太陽電池としての可能性
・リコーのペロブスカイト太陽電池開発
・ペロブスカイト太陽電池の地上実証実験 など
3．円筒型太陽電池の実証実験
・円筒型太陽電池の特長
・円筒型太陽電池の構造 など
4．炭素系電極を用いたペロブスカイト太陽電池
・序論
・炭素系電極を用いた高温でのペロブスカイト太陽電池の作成 など
＜3＞製造プロセス開発
1．有機系太陽電池応用を目指した一軸掃引塗布製膜
・バーコート製膜の基礎
・有機半導体へのバーコート法の適用例 など
2．有機系太陽電池向け低コスト塗布型ハイバリア構造形成技術
・次世代太陽電池
・バリア技術 など
【おわりに 自然と社会と共生する太陽電池を目指して】
■監修者■
佐野 健志
山形大学 有機エレクトロニクスイノベーションセンター 教授
吉田 郵司
国立研究開発法人産業技術総合研究所 エネルギー・環境領域 領域長補佐
