2020 Fiscal Year Research-status Report
有機薄膜太陽電池による室内光エネルギーハーベスティングのための基盤技術創出
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18K04241
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| Research Institution | University of Hyogo |
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Principal Investigator |
多田 和也 兵庫県立大学, 工学研究科, 准教授 (90305681)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 有機薄膜太陽電池 / 導電性高分子 / 無修飾フラーレン / 非ハロゲン系溶媒 / 室内光エネルギー・ハーベスティング / ベイズ推定 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は，研究代表者が見出した非ハロゲン系溶媒である1,2,4-トリメチルベンゼンを用いることで実現されるπ共役ポリマー：無修飾フラーレン複合体を発電層とする有機薄膜太陽電池を中心として，有機太陽電池を室内光エネルギー・ハーベスティング素子として活用する際の基盤技術を構築することを目的としている。
本年度の主要な成果として，①フラーレンの置換基の有無が有機薄膜太陽電池の低照度特性に与える影響について明らかとしたことと，②ベイズ推定を用いた太陽電池の等価回路パラメータの抽出法を実証したことがある。
①について，π共役ポリマーをPTB7-Thとして，フラーレンC70の可溶性を増すために化学修飾されたC70-PCBMと無修飾のC70を用いた太陽電池の低照度特性の比較を行った。C70-PCBM複合体を用いたものは1 sun照射下でのパワー変換効率がC70複合体を用いたものよりも低かったが，開放単電圧Vocが高かった。このため，低照度にしていくとVocが高いということが利点となり，室内光程度である0.001 sunのレベルではC70-PCBM複合体を用いたものの方，パワー変換効率が高くなることが分かった。
②について，太陽電池の電流ー電圧曲線から等価回路パラメータを抽出する方法として，データ駆動型分析の一手法であるベイズ推定によるものを実証した。通常この種のパラメータ抽出に使われる非線形最小二乗法が，初期値に依存する点推定を与えるため，初期値の手作業による調整が必須で推定誤差も得られないのに対して，今回実証した手法では手作業による初期値の調整が殆ど不要で，推定誤差も得られるという特徴を持つ。
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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
①フラーレンの置換基の有無が有機薄膜太陽電池の低照度特性に与える影響について明らかとし，また②太陽電池の電流ー電圧曲線から等価回路パラメータを抽出する方法として，データ駆動型分析の一手法であるベイズ推定によるものを実証できた。これらは有機太陽電池を室内光エネルギー・ハーベスティング素子として活用する際の基盤技術の構築に資する研究結果であり，さらに論文発表を行えたため。
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| Strategy for Future Research Activity |
昨年度見出したPWM変調が太陽電池の発電特性に与える影響については，有機太陽電池を室内光エネルギー・ハーベスティング素子として活用する際に重要な要素であると考えられる。その実験的検討を開始したが，論文発表するためには内容をより充実させる必要があるため，これに取り組む予定である。
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| Causes of Carryover |
次年度使用額が生じた理由の最も大きなものは，コロナウィルス蔓延の影響により，予定していた学会に出席できなかったことである。来年度は補充実験のための物品購入や研究成果発表費用などとして，有効に利用する予定である。
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