2017 Fiscal Year Research-status Report
新規電流検出ESR法の開発と有機太陽電池における電荷再結合の複眼的オペランド観察
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17K14477
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| Research Institution | Shizuoka Institute of Science and Technology |
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Principal Investigator |
脇川 祐介 静岡理工科大学, 総合技術研究所, 研究員 (90708512)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 有機薄膜太陽電池 / インピーダンス分光 / 電荷再結合 / 電気的検出ESR / EDMR |
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| Outline of Annual Research Achievements |
次世代太陽電池である有機太陽電池の高効率化にとって、電荷キャリアの損失過程を非破壊かつデバイス動作下で評価（オペランド観察）する手法の開発が切望されている。特に、光生成した電荷キャリアの主な損失過程である再結合の速度の評価法は未だ確立されていない。本研究では、既存の電気伝導測定の一種であるインピーダンス分光法と電気的検出電子スピン共鳴法(EDMR)を融合させることで、電荷キャリア再結合を評価する新しい定量法を開発・提案する。また、伝導電子の有するスピンの観点から電荷キャリア再結合・輸送の反応素過程を解明し、その制御法の創出を目指すことを目的とする。そこで、本年度は、デバイス動作条件下で電荷キャリア再結合速度のオペランド観察を実現するために、誘電緩和の電子スピン共鳴を測定するEDMR装置の開発を試みた。はじめに、電場変調を用いた通常のインピーダンス分光測定システムを立ち上げた。自作したブリッジ回路を用いることで、電子スピン共鳴によるシリコンダイオード(1N4007)のインピーダンス変化を検出することができた。開発した装置では、10-6以下の微小なインピーダンス変化を検出することができ、自作したプログラムで自動制御することを可能とした。次年度に実施する有機デバイス作成の準備のために、真空蒸着装置やグローブボックスの立ち上げ、真空蒸着時に用いるマスク・酸化インジウムスズ(ITO)透明電極付き石英基板の設計を行った。
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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
当初の予定である装置開発を早々に終えることができたため、次年度に実施する有機デバイス作成の準備に費やすことができ、真空蒸着装置やグローブボックスの立ち上げなどを行った。次年度の早期から有機デバイスにおける電荷再結合の評価を行うことができる状況から、上記のように判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
開発した装置を用いて、高分子単膜ダイオードにおける電荷再結合を評価する。標準試料としたシリコンダイオードでは、10-6以下の微小なインピーダンス変化を検出するために自作ブリッジ回路を使用した。一方、高分子単膜ダイオードでは、シリコンダイオードと比較して、EDMR信号強度が2-3桁高いと報告されているため、電子スピン共鳴によるインピーダンス変化を容易に検出することができると考えられる。今後、高分子単膜ダイオードにおけるEDMR測定から、検出方法を柔軟に検討し、本課題を進める。
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| Causes of Carryover |
次年度に実施する有機単層膜デバイスの評価において、デバイス作成時に必要なP型光伝導性高分子の価格が想定以上に高いため、繰越金を試薬購入費に充てる。
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