Exciton and charge charrier dynamics in organic photovoltaic cells studied by time-resolved THz spectroscopy
Publicly Offered Research
| Project Area | Dynamic Exciton: Emerging Science and Innovation |
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| Project/Area Number |
21H05396
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Transformative Research Areas (A)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Review Section |
Transformative Research Areas, Section (II)
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| Research Institution | Kobe University |
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Principal Investigator |
太田 薫 神戸大学, 分子フォトサイエンス研究センター, 学術研究員 (30397822)
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| Project Period (FY) |
2021-09-10 – 2023-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥7,800,000 (Direct Cost: ¥6,000,000、Indirect Cost: ¥1,800,000)
Fiscal Year 2022: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2021: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000)
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| Keywords | 時間分解テラヘルツ分光法 / 有機薄膜太陽電池 / 電荷キャリア / 励起子 / 移動度 / テラヘルツ分光法 / 有機太陽電池 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究課題では、時間分解テラヘルツ分光法による局所的な電荷移動度の測定と近赤外領域での過渡吸収分光法による計測を組み合わせることにより、有機薄膜太陽電池のエキシトンから電荷分離状態への遷移過程を実時間で観測し、比較することを目的とする。両者の分光法を組み合わせることにより、電荷分離状態の非局在化から電荷キャリアの生成過程を追跡することが可能になる。また、微視的な結晶構造や相溶性の違いがバルクヘテロ接合型太陽電池の電荷分離過程にどのような影響を与えるかを詳細に検討することができる
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| Outline of Annual Research Achievements |
我々はこれまで、本研究領域の山田グループ、小堀グループと共同でジケトピロロピロール連結テトラベンゾポルフィリンとフラーレン誘導体（PCBM）との低分子系バルクヘテロ接合型（BHJ）薄膜試料について、時間分解テラヘルツ分光法、時間分解過渡吸収法により励起子や電荷分離状態、電荷キャリアのダイナミクスについて調べてきた。しかし、これまでの研究の多くはn型有機半導体として、フラーレン誘導体を用いたものが大半であり、近年注目を集めている非フラーレン系アクセプターを用いたBHJ薄膜試料に適用した研究例はない。我々は時間分解テラヘルツ分光法により、PBDB-T:ITIC、PBDB-T:Y6 BHJ薄膜試料の電荷キャリアダイナミクスを測定した。実験では励起光として、800 nmを用いることにより、アクセプター分子を励起している。観測されたスペクトルの特徴は電荷キャリアの空間的な局在性を現象論的に取り入れたドルーデ・スミスモデルで記述でき、解析の結果、電荷キャリアの散乱時間は10 fs以下であることがわかった。このことは、電荷キャリアは励起直後に後方に散乱され、局在化することを意味している。現在、測定に適した成膜条件や励起光強度依存性の測定などを検討している。
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| Research Progress Status |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(2 results)
Research Products
(11 results)
