2019 Fiscal Year Annual Research Report
Development of highly durable inverted thin film organic solar cell based on the elucidation of degradation mechanism
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17K05963
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| Research Institution | Kanazawa University |
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Principal Investigator |
高橋 光信 金沢大学, 物質化学系, 教授 (00135047)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
桑原 貴之 金沢大学, 物質化学系, 准教授 (80464048) [Withdrawn]
辛川 誠 金沢大学, ナノマテリアル研究所, 准教授 (80452457)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 有薄膜機太陽電池 / 耐久性 / 劣化機構 / バルクヘテロ接合 / 化学分析 / フラーレン誘導体 / 共役系高分子 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ドナー材料P3HTと、多用されてきたアクセプター材料であるフラーレン誘導体（PCBM）の代わりにノンフラーレン化合物（EH-IDTBR）を用いたブレンド膜（P3HT:EH-IDTBR）を有機発電層として有するバルクヘテロ接合（BHJ）型の逆型有機薄膜太陽電池（逆型OPV）の劣化挙動を明らかにし、その原因を調査した。
P3HTおよびEH-IDTBRを用いた素子の電流電圧（J-V）曲線の経時変化を観察したところ、光照射時間に伴い短絡電流密度（JSC）および曲線因子（FF）の低下によってエネルギー変換効率（PCE）が大きく減衰した。比較基準となるP3HT:PCBM素子においては、JSCが多少低下したものの良好な耐久性が確認された。これらの素子の交流インピーダンス分光の解析より、J-V曲線の湾曲は、光照射に伴うP3HT:EH-IDTBR膜の抵抗増加が原因であると分かった。前年度に開発した原子間力顕微鏡（AFM）によるドナー・アクセプター間のミクロ相分離構造の光照射前と100時間連続照射後における比較観察から、P3HT:EH-IDTBR素子の性能低下がこのブレンド膜のモルフォロジー変化が原因ではないことが分かった。一方、紫外線をカットした疑似太陽光を照射した場合ではPCE低下はほとんど見られなかったことから、P3HT:EH-IDTBR素子の性能低下は、EH-IDTBRの紫外線による分解生成物がキャリアの再結合中心として作用したためと示唆された。
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