2019 Fiscal Year Annual Research Report
Development of novel electrically detected ESR and operand observation of charge recombination in organic solar cells
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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, 先端機器分析センター, 講師 (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 / 電子スピン共鳴 / 電流検出磁気共鳴 |
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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。
最終年度となる本年度は、 周波数可変型の振動磁場振幅変調（AM）法を採用したラジオ波EDMR装置を作製し、P型半導体高分子Poly(3-hexylthiophene-2,5-diyl)(P3HT)の単膜有機ダイオードにおける電荷再結合ダイナミクスの研究を行った。デバイス動作条件で測定したEDMR信号のAM変調依存性と照射光強度依存性から、寿命の異なる２種類の電子正孔対の存在が明らかになった。ESRによる電流減少を示す短寿命対はP3HT薄膜内部で形成されていることがわかった。また、本研究で創出した静電容量検出磁気共鳴測定から、ESRによる電流増加を示す長寿命対の形成には、アルミニウム電極界面に蓄積した空間電荷が関与していることを解明した。
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