NHK技研、太陽光発電できる有機ELディスプレイデバイス開発。青色発光も可能

NHK放送技術研究所（技研）は、千葉大学先進科学センターの深川弘彦特任教授、京都大学大学院理学研究科の畠山琢次教授と共同で、1つの素子で「発光」と「太陽光発電」を切り替えて使用できる「発電できる有機ELディスプレーデバイス」の開発に成功したことを発表した。発光と発電を両立したデバイスで、青色発光を実現したのはこれが世界初とのこと。

技研によれば、有機半導体に電気を与えて光を発する発光と、有機半導体に光を当てて電気を得る太陽光発電は逆の原理で動作するため、これまで2つの機能を1つの有機素子で両立することは困難とされていた。

この度技研では、高い発光効率と、強い光吸収特性を兼ね備えた「MR-TADF（多重共鳴型熱活性化遅延蛍光材料）」という材料でデバイスを設計。

発光／発電の中心となる活性層材料にMR-TADFを用い、内部に流れる電荷などの動きを精密に制御することにより、発光効率と発電効率を世界最高レベルで両立させたのだという。

同時に、ディスプレイとして応用するために重要な赤／緑／青の3色の発光にも成功。特に青色発光の実現は、発光／発電を両立したデバイスにおいて世界で初めてとのこと。そして青色から赤色、白色にいたるまで全ての可視光領域での発電が可能だそうだ。

本デバイスの開発には、これまで技研が研究開発を進めてきたフレキシブル有機ELディスプレイの技術が応用されているといい、有機ELを安定して動作させるための「電荷注入材料」、およびデバイス作成技術が役立ったとしている。

またMR-TADF材料については京都大学と、動作原理の解明については千葉大学との共同研究が貢献したという。

本研究成果は、2026年1月20日に世界的な学術論文誌『Nature Communications』に掲載された。

今後について技研では、発光と発電のさらなる高効率化や耐久性の向上に取り組み、「省エネルギーや災害時の情報提供に役立つディスプレーの早期実現に向け研究開発を進めていきます」と述べている。