ITMO大学の物理学者たちは、透明材料を太陽電池効率性を維持しながら、これらの機能を実現する。この新技術は、高価な特殊装置を使用せずに不純物を添加することで材料の特性を変化させるドーピング法に基づいている。

この研究成果は、ACS Applied Materials & Interfaces誌に「イオンゲート型小分子有機太陽電池：電荷収集層および輸送層の界面ドーピング」として掲載された。

太陽エネルギー分野における最も魅力的な課題の一つは、透明な薄膜感光性材料の開発である。この薄膜は、建物の外観を損なうことなく発電するために、通常の窓ガラスの上に貼ることができる。しかし、高い効率と優れた光透過率を両立させた太陽電池を開発することは非常に難しい。

従来の薄膜太陽電池は、より多くの光を捕捉する不透明な金属製の裏面電極を備えています。一方、透明太陽電池は光を透過する裏面電極を使用します。この場合、光子の一部は通過する際に必然的に失われ、デバイスの性能が低下します。さらに、適切な特性を持つ裏面電極を製造するには非常にコストがかかる場合があります」と、ITMO大学物理工学部の研究者であるパベル・ヴォロシロフ氏は述べています。

効率の低さという問題は、ドーピングを用いることで解決できる。しかし、不純物を材料に正しく添加するには、複雑な方法と高価な装置が必要となる。ITMO大学の研究者たちは、イオン液体を用いて材料をドーピングすることで、処理された層の特性を変化させる、より安価な「目に見えない」太陽電池パネルの技術を提案した。

「今回の実験では、小分子ベースの太陽電池にナノチューブを取り付けました。次に、イオンゲートを用いてナノチューブにドーピングを行いました。また、活性層からの電荷が電極に正常に到達する役割を担う輸送層も処理しました。真空チャンバーを使用せず、常温常圧下でこの作業を行うことができました。必要な性能を得るために、イオン液体を少量滴下し、わずかな電圧を印加するだけで済みました」とパベル・ヴォロシロフ氏は付け加えた。

研究者たちは、この技術の試験において、バッテリーの効率を大幅に向上させることに成功した。研究者たちは、同じ技術が他の種類の太陽電池の性能向上にも応用できると考えている。今後は、様々な材料を用いた実験や、ドーピング技術自体の改良に取り組む予定だ。