2017 Fiscal Year Annual Research Report
固溶体量子ドット配列によるエネルギー傾斜構造構築と薄膜太陽電池の高効率化
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16H06052
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
亀山 達矢 名古屋大学, 工学研究科, 助教 (40646759)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 量子ドット / 配列制御 / 固溶体 / 太陽電池 / 光エネルギー変換 / エネルギー移動 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
太陽光の高効率な利用に向けて、量子ドット太陽電池の研究が活発に行われている。実用化へつなげるには、さらなる高効率化とPbやCdを用いない量子ドットの開発が課題となる。そこで、本研究ではZnSe-AgInSe2固溶体量子ドットの固溶体組成を変化させながら、エネルギーギャップの順に積み上げた量子ドット薄膜構造により、励起子を薄膜の電荷分離界面へエネルギー移動により集約する。エネルギーギャップの勾配に沿った、励起子の集約機構が太陽電池特性に与える影響について解明し、エネルギー変換効率の向上を目指す。このようなシステムで、従来の量子ドット太陽電池の問題点を解決することで、量子ドット太陽電池の高い理論変換効率に近づくことが期待される。
平成28年度は架橋分子を介した固溶体量子ドット積層構造の作製と、積層構造に依存した、励起エネルギー移動による発光増強および消光を確認した。この結果に基づき平成29年度は、作製した薄膜を電解質溶液中に浸漬させて、光を照射することで生じる光電流の観測と、積層構造との関係を調査した。発光増強が観測された積層構造であっても、電極側に向かって勾配を形成させた場合と、その逆構造では光電流の取り出し効率が大きく異なることが明らかになった。これはすなわち、励起子が指向性をもって集約されており、これを電荷分離界面に集約することにより電流増強を確認できたことを意味している。さらに、自在なエネルギー移動を可能にするため、新たな固溶体量子ドットの開発とその積層薄膜化についても取り組んでおり、継続的に研究を進めている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初計画に乗っ取り固溶体量子ドット積層構造が及ぼす光電流生成についての知見を得た。この結果をもとに、固体セルの作製を試みている。現在素子内部の短絡により、十分な太陽電池特性を得られていないため、量子ドット膜厚を厚くするなどの工夫で、短絡を防止するべく取り組んでいる。さらなる自在な電子エネルギー構造制御を目的として、特にアニオンをTeに変更した新規固溶体量子ドットの開発を同時に進めた。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度はこれまでに得られた、積層構造制御の成果を、実際に固体セルで実証するための検討を進める。現状は、セル作製段階の短絡などテクニカルな問題により、十分なセル特性を得られていない段階であり、これらの問題を解決しながら研究目的を達成するべく検討をすすめていく。
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