フレキシブル・透明太陽電池の開発動向とその高効率化、応用展開

第1部 ペロブスカイト太陽電池の高効率化、耐久性向上とフレキシブル化の動向

(2022年12月6日 10:15〜11:35)

　ペロブスカイト太陽電池は、フレキシブル・軽量基板にも印刷法で作製できることで、今、最も注目される太陽電池です。 　本講座では、ペロブスカイト太陽電池を世界で最初に報告した桐蔭横浜大学宮坂研究室で、その研究の歴史を目の当たりにしてきた研究者が、ペロブスカイト太陽電池の開発当初からの使用部材の変遷を通して、それぞれの部材の要求特性について解説します。特に、フレキシブル軽量太陽電池として注目される太陽電池において、透明導電性基板の種類や現在の開発状況について解説します。また、フレキシブルなペロブスカイト太陽電池の期待されるアプリケーション、その研究開発の状況について解説します。

1. ペロブスカイト太陽電池とは
   1. ハロゲン化鉛系ペロブスカイトの太陽電池への応用
   2. 有機系太陽電池の開発の歴史とペロブスカイト化合物
   3. ペロブスカイト太陽電池の発電機構とその特長
2. ペロブスカイト太陽電池の高効率化とフレキシブル化
   1. ペロブスカイト太陽電池用フレキシブル基材
   2. フレキシブル基材へのペロブスカイトの塗布
   3. インクジェット法による成膜
   4. 高効率フレキシブルペロブスカイト太陽電池の構成
   5. 耐久性向上と高効率化に向けた研究
3. フレキシブルペロブスカイト太陽電池の応用
   1. 気球への応用を目指した研究
   2. 宇宙応用、その他、特殊用途への取組
4. まとめ
• 質疑応答

第2部 フレキシブル有機太陽電池の作製技術と特性向上、応用展開

(2022年12月6日 12:20〜13:40)

　柔軟性に富む有機太陽電池は次世代太陽電池としての注目を集めている研究分野である。近年ではエネルギー変換効率の向上が著しく進み、実用化への期待が高まっている。 　本講演では、有機太陽電池の柔軟性に特に着目し、その最新動向と応用展開の可能性について議論することを目的とする。有機太陽電池の原理を簡単に紹介したのち、柔軟で高効率な有機太陽電池を作製するための技術的なキーポイント、我々のグループを中心とする最新成果の紹介を行う。その後、応用展開の可能性として衣服貼り付け型太陽電池、皮膚貼り付け型の電源一体型センサ、スーパーキャパシタとの集積化による柔軟充電システムなどの最新成果を紹介する。

1. 背景
   1. 有機太陽電池のエネルギー変換効率改善の歴史
   2. 有機太陽電池の柔軟性
   3. 自立駆動型デバイス
   4. 環境発電技術
   5. 期待される応用例・将来像
2. 電子デバイスの柔軟性・伸縮性向上のためのアプローチ
   1. 曲げひずみとひずみ中間位置
   2. 曲げ剛性とコンフォーマビリティ
   3. 伸縮性エレクトロニクス実現のためのアプローチ分類
3. 有機太陽電池の基礎
   1. デバイス構造
   2. 駆動原理
   3. 特性評価
   4. 性能指標
4. 有機太陽電池のエネルギー変換効率向上と安定性向上
   1. エネルギー変換効率改善
   2. 安定性改善
   3. その他
5. フレキシブル有機太陽電池の最新の性能
   1. エネルギー変換効率
   2. 柔軟性
   3. 安定性
6. 応用展開の可能性
   1. 衣服貼り付け型太陽電池
   2. 皮膚貼り付け型の電源一体型センサ
   3. スーパーキャパシタとの集積化による柔軟充電システム
   4. 再充電可能なサイボーグ昆虫
• 質疑応答

第3部 カーボンナノチューブ透明電極を用いた有機系太陽電池の作製とその評価

(2022年12月6日 13:50〜15:10)

　19世紀は鉄の時代、20世紀はシリコンの時代、21世紀は炭素の時代と言われています。また、今世紀は地地球環境の保全、経済安全保障の観点から自然エネルギーを活用する研究がますます重要になっています。本講座では革新的な次世代太陽電池として期待されるナノカーボン材料を積極的に活用した新しい有機系太陽電池について解説します。

1. はじめに
   1. カーボン太陽電池
   2. ナノカーボン材料を有機系太陽電池に用いることになった経緯
2. カーボンナノチューブの機能化
   1. カーボンナノチューブ薄膜透明電極
   2. ドライプロセスとウェットプロセス
   3. ドーピングと電荷選択機能の付与
   4. ペロブスカイト太陽電池の耐久性向上への寄与
3. フラーレンの機能化
   1. フラーレンカチオン中間体を用いたフラーレン誘導体の簡便な合成
   2. 真空蒸着が可能なフラーレン誘導体
   3. リチウムイオン内包フラーレン、リチウム内包フラーレンとそれらの誘導体
4. おわりに
   1. まとめ
   2. オールカーボン太陽電池を目指して
• 質疑応答

第4部 2次元原子層シートを用いた高透明太陽電池の開発

(2022年12月6日 15:20〜16:40)

　原子オーダーの厚みを持つ二次元シート材料である原子層物質が世界的に注目されている。特に、同材料の透明性を活用した新デバイスが近年開発されている。 　本セミナーでは、最近我々が開発した原子層材料を用いた高透明太陽電池に関して、原子層材料の基礎から合成方法、及び太陽電池応用に渡って最新の研究動向と合わせて解説する。

1. 原子層材料研究の歴史と現状
   1. 構造と特性
   2. 合成方法
   3. 応用
2. 原子層材料の太陽電池応用
   1. 歴史
   2. 高透明太陽電池
      1. 研究背景
      2. 発電原理
      3. 原理実証
      4. 発電機構
      5. 高透明化
      6. 大面積化
      7. 高透明太陽電池の実現
3. まとめと将来展望
• 質疑応答