Development of quantum dot/inorganic nanowire hybrid strucutres for efficient infrared solar cells

2018 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 16H03824
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: Nanomaterials chemistry
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: KUBO Takaya 東京大学, 先端科学技術研究センター, 特任教授 (10447328)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 中崎 城太郎 東京大学, 大学院総合文化研究科, 特任准教授 (10444100)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2019-03-31
• Keywords: 赤外光電変換 / コロイド量子ドット / ZnOナノワイヤ

Outline of Final Research Achievements

Toward a reality of CO2 emission prevention, solar power generation need to be implemented into every corner in our modern society. To do so, development of low-cost and ultra-high efficiency solar cells is required. We then focused on solution-processed PbS QD/ZnO nanowire hybrid structures to construct efficient infrared solar cells. In this work, we carried out fundamental studies on carrier transport properties, band structures and so on, and achieved highly efficient conversion of solar energy into electricity in the infrared region.

Free Research Field

太陽電池

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究では，光誘起電荷分離後のキャリア輸送経路を空間的に分離する仕組みをZnO NW/PbS-QD で構築し、ZnO NW/PbS-QD の接合界面のバンド形状が電荷分離状態の安定化に与える効果などを明らかにし、高性能ハイブリッド構造構築の方向性を定量的に示すところに学術的な特徴がある。本研究成果は、様々な量子ドット固体膜を利用した光エネルギー変換材料の基盤構造を提供する。さらに，地球温暖化を抑制する取り組みとして，低コストと超高効率を両立する太陽電池の開発が望まれているが，量子ドットを用いた近赤外領域での高効率光電変換の実現は、低コスト多接合太陽電池の構築に大きく寄与する基礎技術である。