2018 Fiscal Year Research-status Report
コロイド型量子ドット超格子膜の開発による太陽電池の高効率化の実証
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18K04972
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| Research Institution | Yokohama National University |
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Principal Investigator |
向井 剛輝 横浜国立大学, 大学院工学研究院, 教授 (10361867)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 量子ドット / 超格子膜 / 太陽電池 / 発光寿命 / 配位子交換 / PbS |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、コロイド型半導体量子ドット(QD)を用いて超格子膜を作製する独自の技術を改良して実際に太陽電池の試作に適用し、コロイド型QD超格子太陽電池が有望な素子であることを実証することを目的としている。PbS QDを用いて、これまで以下の４つのサブテーマに基づき非常に順調に研究を進めている。
（１）QDを溶媒中で沈降させる際に使用するテンプレートに関するサブテーマについては、これまで電子ビーム描画で作製していたテンプレートを、ガラス基板と光硬化性樹脂を用いたレプリカ法で作製することに成功した。今後、テンプレートの大面積化を検討する。また、コンタクトプローバを自作して、QD-FET（電界効果トランジスター）の測定が可能な実験系を整備し、測定を開始した。
（２）QD形状の制御に関するサブテーマについては、ファセットを持つQDを用いて作製した超格子膜のX線回折測定(pole figure map)から、非常に良好な超格子膜が形成できていることを確認した。更に発光寿命を計測し、高次準位においてキャリアの非局在化（すなわち中間バンドの形成）を示唆する長寿命化を観測できた。
（３）QD表面を覆う配位子の交換に関するサブテーマについては、新たな配位子の候補を様々に検討した上で硫黄(I-)を選定し、化学的手法による交換の実験を開始した。これまでに、配位子交換に成功したことを示す初期的な評価結果を得た。
（４）太陽電池の試作・評価に関するサブテーマについては、有機太陽電池に我々の試作したQD超格子膜を導入し、数％のエネルギー変換効率を得ることに成功した。但し、得られた太陽電池の性能は未だ期待されるほどは高くなく、その原因として沈降時に用いる溶媒のトルエンが残存する問題が見つかった。現在は作製工程の見直しを行なっている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
当初の計画以上に研究は進行しており、学会発表ができるレベルの成果が既に出ている。サブテーマ（１）に関しては、国内のシンポジウムにて１件のポスター発表を行った。サブテーマ（２）に関しては、英語論文発表２件と日本語による口頭発表２件を行った。サブテーマ（４）に関しては、英語論文発表１件と日本語による口頭発表１件を行った。またこの他にも、本研究に関連した内容の基調講演や招待講演を海外等で開催された国際学会において合計３件行うなど、本研究テーマの意義や研究成果の社会への開示は非常に順調である。
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| Strategy for Future Research Activity |
研究実績の概要や進捗状況で説明したように研究は順調に推移しているため、当初の研究の方向性を変えることなく、できる限り研究を推進する予定である。
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| Causes of Carryover |
物品費の端数による少額の誤差であり、次年度の物品費にて使用する。
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