2022 Fiscal Year Final Research Report

The three-composition bulk hetero junction thin film solar cell with super-career performance

Research Project

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Project/Area Number	19H02662
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
Allocation Type	Single-year Grants
Section	一般
Review Section	Basic Section 31020:Earth resource engineering, Energy sciences-related
Research Institution	Oyama National College of Technology
Principal Investigator	Kato Takehito 小山工業高等専門学校, 機械工学科, 教授 (90590125)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	加藤有行長岡技術科学大学, 工学研究科, 教授 (10303190) 荒木秀明長岡工業高等専門学校, 物質工学科, 教授 (40342480)
Project Period (FY)	2019-04-01 – 2022-03-31
Keywords	電子素子 / 有機無機ハイブリッド太陽電池 / 有機太陽電池 / 薄膜太陽電池 / 相分離構造 / 電荷分離効率 / 有機薄膜太陽電池 / ナノ相分離構造
Outline of Final Research Achievements	The aim of the present study was to create a highly efficient, yet inexpensive, hybrid organic-inorganic thin-film solar cell. To achieve this, we focused on the phase-separated structure of the hybrid organic-inorganic power generation layer, which is involved in light absorption, exciton generation and transport, and charge separation and transport. Achieving these high power generation properties required the formation of a phase-separated structure in which the electron donor and acceptor phases were both refined and co-continuous. Furthermore, we needed to suppress charge recombination at each interface. Therefore, in this study, we introduced a carrier management layer, proposed a device structure for achieving high power generation characteristics through efficient carrier management, and demonstrated the potential of high functionality in bulk heterojunction organic solar cells via a simple yet highly accurate micro/nano phase separation structure.
Free Research Field	地球資源工学およびエネルギー学関連
Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements	本研究は、ナノ相分離構造制御技術を駆使した「革新的電荷マネージメント層」の創製により、電子デバイスの超高効率化の実現に資するものである。昨今、様々な電子素子やモジュール開発が世界中で行われる中、本研究で確立する簡便で精度の高いキャリアマネージメント技術は様々なフィールドでの活躍が期待できる。特に、2050年のカーボンニュートラルの実現に際し、世界中で注目を浴びている有機系太陽電池の理論限界効率の実現にアプローチする。一方、本研究はNEDOから提示されている2030年の太陽電池の発電コスト目標「7円/kWh」の到達を目指したものであり、当該分野の世界規模の研究をリードする。