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Development of light trapping technique for organic photovoltaics using nano-order refractive index control

Research Project

Project/Area Number 17K05001
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Research Field Nanomaterials engineering
Research InstitutionYamagata University

Principal Investigator

Kubota Shigeru  山形大学, 大学院理工学研究科, 准教授 (60396588)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 廣瀬 文彦  山形大学, 大学院理工学研究科, 教授 (50372339)
水野 潤  早稲田大学, ナノ・ライフ創新研究機構, 上級研究員(研究院教授) (60386737)
Project Period (FY) 2017-04-01 – 2022-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help
¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2017: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
Keywords有機太陽電池 / ナノ構造 / 光閉じ込め / 光学シミュレーション / 反射防止 / ナノテクスチャ / モスアイ / 太陽電池 / 太陽光発電 / マイクロ・ナノデバイス
Outline of Final Research Achievements

To improve the efficiency of organic photovoltaics, a light management technology by which the spatial distribution of reflective index is controlled with 3-dimensional nanostructures has been developed. In the study concerning a device that integrates a moth-eye nanostructure and high-refractive-index glass, it has been demonstrated from both optical simulations and experiments that a highly efficient light trapping has been achieved in a wide spectral region. In addition, a functional multi-layer coating on a moth-eye surface has been numerically examined to obtain a basis of the technique for enhancing the stability of antireflective performance.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究の主な成果は、有機太陽電池の発電層に光を効率的に閉じ込めることで、発電性能を大幅に改良するための光制御法を明らかにしたことである。この成果は、次世代の低コスト太陽電池として注目される有機太陽電池の実用化に大きく資すると期待される。

Report

(6 results)
  • 2021 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2020 Research-status Report
  • 2019 Research-status Report
  • 2018 Research-status Report
  • 2017 Research-status Report
  • Research Products

    (21 results)

All 2022 2021 2020 2019 2018 2017 Other

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results) Presentation (17 results) (of which Int'l Joint Research: 5 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] FDTD optical simulation for organic solar cells incorporated with antireflection nanostructures2020

    • Author(s)
      S. Kubota, K. Kanomata, B. Ahmmad, J. Mizuno, F. Hirose
    • Journal Title

      Journal of Advanced Simulation in Science and Engineering

      Volume: 7 Pages: 82-88

    • NAID

      130007833232

    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Efficient light trapping structures for organic photovoltaics fabricated by nanoimprint lithography2020

    • Author(s)
      S. Kubota, K. Hiraga, K. Kanomata, B. Ahmmad, J. Mizuno, F. Hirose
    • Journal Title

      Journal of Photopolymer Science and Technology

      Volume: 33 Pages: 103-109

    • NAID

      130007867550

    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] An integrated antireflection design using nanotexture and high-refractive-index glass for organic photovoltaics2017

    • Author(s)
      S. Kubota, Y. Harada, T. Sudo, K. Kanomata, B. Ahmmad, J. Mizuno, F. Hirose
    • Journal Title

      Journal of Coatings Technology and Research

      Volume: 14 Issue: 5 Pages: 1209-1224

    • DOI

      10.1007/s11998-017-9914-9

    • Related Report
      2017 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] モスアイ反射防止を導入した有機太陽電池の斜入射特性の解析2022

    • Author(s)
      菊池颯, 有馬ボシールアハンマド, 廣瀬文彦, 久保田 繁
    • Organizer
      情報処理学会東北支部研究会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] Development of optimized moth eye structure with UV-nanoimprint process for thin-film organic photovoltaics2021

    • Author(s)
      S. Kubota, K. Hiraga, K. Kanomata, B. Ahmmad, J. Mizuno, and F. Hirose
    • Organizer
      E-MRS 2021 Spring Meeting
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] モスアイ表面を用いた有機太陽電池の光閉じ込め技術2021

    • Author(s)
      久保田 繁, 平賀健太, 鹿又健作, 有馬ボシールアハンマド, 水野 潤, 廣瀬文彦
    • Organizer
      電子情報通信学会ソサイエティ大会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] P3HT:PCBM有機太陽電池のホール輸送層製造条件の検討2021

    • Author(s)
      斉藤 惇, 吉田一樹, 齋藤健太郎, 鹿又健作, 三浦正範, 有馬ボシールアハンマド, 久保田 繁, 廣瀬文彦
    • Organizer
      電子情報通信学会 電子部品・材料研究会
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] 斜入射における有機薄膜太陽電池用反射防止膜の設計法について2021

    • Author(s)
      高橋 涼, 有馬ボシールアハンマド, 廣瀬文彦, 久保田 繁
    • Organizer
      情報処理学会東北支部研究会
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] ナノインプリントを用いた有機薄膜太陽電池のための実用的な光閉じ込め構造の開発2020

    • Author(s)
      久保田 繁, 平賀健太, 鹿又健作, 有馬ボシールアハンマド, 水野 潤, 廣瀬文彦
    • Organizer
      応用物理学会秋季学術講演会
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      2020 Research-status Report
  • [Presentation] Optical design of organic photovoltaic devices combining nanostructure and high-refractive-index glass2019

    • Author(s)
      S. Kubota, Y. Harada, T. Sudo, K. Kanomata, B. Ahmmad, J. Mizuno, F. Hirose
    • Organizer
      Optics and Photonics International Congress
    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Light trapping of organic photovoltaics with improved refractive index profile and surface nanostructure2019

    • Author(s)
      S. Kubota, Y. Harada, T. Sudo, K. Kanomata, B. Ahmmad, J. Mizuno, F. Hirose
    • Organizer
      E-MRS 2019 Fall Meeting
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      2019 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 有機太陽電池用反射防止ナノテクスチャに関する実験検討2019

    • Author(s)
      平賀健太, 久保田 繁, 鹿又健作, 有馬ボシールアハンマド, 水野 潤, 廣瀬文彦
    • Organizer
      電子情報通信学会 電子部品・材料研究会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] 有機太陽電池のためのモスアイ反射防止膜の機能性コーティング2018

    • Author(s)
      栗原弘幸,久保田 繁,鹿又健作,有馬ボシールアハンマド,廣瀬文彦
    • Organizer
      電子情報通信学会 電子デバイス研究会
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Presentation] FDTD解析による有機太陽電池用反射防止ナノ構造の最適化2018

    • Author(s)
      久保田 繁,鹿又健作,有馬ボシールアハンマド,水野 潤,廣瀬文彦
    • Organizer
      応用物理学会秋季学術講演会
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Presentation] ナノインプリントによるモスアイ構造作成法に関する評価実験2018

    • Author(s)
      平賀健太,久保田 繁,鹿又健作,有馬ボシールアハンマド,廣瀬文彦
    • Organizer
      電子情報通信学会 電子部品・材料研究会
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Presentation] ALD法を用いたフレキシブルフィルム上へのゼオライト薄膜の試作とイオン吸着特性評価2018

    • Author(s)
      森 義晴,野口雄祐,鹿又健作,三浦正範,有馬ボシールアハンマド,久保田 繁,廣瀬文彦
    • Organizer
      電子情報通信学会 電子部品・材料研究会
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Presentation] A novel optical design of organic solar cells integrating high index glass substrate with nanotextured surfaces2017

    • Author(s)
      S. Kubota, Y. Harada, T. Sudo, K. Kanomata, B. Ahmmad, J. Mizuno, F. Hirose
    • Organizer
      International Conference on Hybrid and Organic Photovoltaics
    • Related Report
      2017 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Efficiency enhancement of organic solar cells with antireflection nanotexture2017

    • Author(s)
      S. Kubota, Y. Harada, T. Sudo, K. Kanomata, B. Ahmmad, J. Mizuno, F. Hirose
    • Organizer
      International symposium on Energy
    • Related Report
      2017 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 表面ナノ構造と高屈折率ガラスを組み合わせた有機太陽電池のための複合反射防止構造2017

    • Author(s)
      久保田 繁, 原田佳宜, 須藤健成, 鹿又健作, 有馬ボシールアハンマド, 水野 潤, 廣瀬文彦
    • Organizer
      応用物理学会秋季学術講演会
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      2017 Research-status Report
  • [Presentation] 包絡線法を用いたFDTDアルゴリズムの有機太陽電池の光学解析への応用2017

    • Author(s)
      久保田 繁, 鹿又健作, 有馬ボシールアハンマド, 水野 潤, 廣瀬文彦
    • Organizer
      電子情報通信学会 電子部品・材料研究会
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      2017 Research-status Report
  • [Remarks] 山形大学 久保田研究室

    • URL

      http://www.matheng.yz.yamagata-u.ac.jp/

    • Related Report
      2020 Research-status Report 2017 Research-status Report

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Published: 2017-04-28   Modified: 2023-01-30  

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