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2012 Fiscal Year Annual Research Report

有機半導体のイレブンナイン超高純度化による10%効率有機薄膜太陽電池の開発

Research Project

Project/Area Number 21360014
Research InstitutionInstitute for Molecular Science

Principal Investigator

平本 昌宏  分子科学研究所, 分子スケールナノサイエンスセンター, 教授 (20208854)

Project Period (FY) 2009-04-01 – 2013-03-31
Keywords有機薄膜太陽電池 / pn制御 / ドーピング / 共蒸着膜 / タンデムセル / 有機間オーミック接合 / ケルビン法 / エネルギーマッピング
Research Abstract

本年度までに、有機半導体においても、無機半導体と同様の、ドーピングによるエネルギー設計が自由自在にできることを示した。n型化ドーパントとしてCs2CO3、p型化ドーパントとしてMoO3およびV2O5を用いた。C60とフタロシアニン(H2Pc)については、ドーピングのみによる、pnホモ接合、n+p+有機間オーミック接合(+は高濃度(ハイ)ドープを意味)、それらの組み合わせによるタンデムセルの作製に成功した。また、金属電極と有機半導体の界面に、ハイドープ層を挿入することで、金属/有機接合をオーミック化する技術を確立した。H2Pcの成果については、2012/9/14付け中日新聞「「塗る太陽電池」夢近づく」、2012/9/21付け科学新聞「有機半導体でp型、n型を自在制御」に掲載された。 有機薄膜太陽電池においては、2つの有機半導体の共蒸着膜を用いることが光電流発生に不可欠である。そのため、共蒸着膜を1つの有機半導体とみなしてドーピングすれば、共蒸着膜は全バルクで励起子が分離するので、「励起子が分離しない」という、有機特有の問題はなくなる。本年度、6T(チオフェン誘導体):C60およびH2Pc:C60共蒸着膜においてpn制御技術を確立し、ショットキー接合、pnホモ接合、p+, n+電極金属オーミック接合、n+p+ホモ接合(有機間オーミック接合)、タンデムセルなど、一連の基本接合をドーピングのみで、共蒸着膜中に作り込むことに成功した。また、ケルビン法によるセルエネルギー構造の直接マッピングに成功した。なお、p+in+光起電力接合とn+p+オーミック接合を組み合わせた、ドーピングのみによるタンデムセルは、開放端電圧は2倍の1.7 Vとなり、これまでにない世界初のタイプのセルであるが、かなり高い効率2.4%が得られた。

Current Status of Research Progress
Reason

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

24年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (22 results)

All 2013 2012 Other

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 4 results) Presentation (15 results) (of which Invited: 2 results) Book (3 results)

  • [Journal Article] Double Co-deposited Layered Organic Photovoltaic Cells with Sensitivity Through the Visible to Near-Infrared2013

    • Author(s)
      Kazuya Yokoyama
    • Journal Title

      Jpn. J. Appl. Phys.

      Volume: 52 Pages: 04CR06(4pages)

    • DOI

      10.7567

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Tandem Photovoltaic Cells Formed in Single Fullerene Films by Impurity Doping2012

    • Author(s)
      Norihiro Ishiyama, Masayuki Kubo, Toshihiko Kaji, and Masahiro Hiramoto
    • Journal Title

      Appl. Phys. Lett.

      Volume: 101 Pages: 233303

    • DOI

      DOI: 10.1063/1.4769455

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] pn-Control and pn-Homojunction Formation of Metal-free Phthalocyanine by Doping2012

    • Author(s)
      Yusuke Shinmura, Masayuki Kubo, Norihiro Ishiyama, Toshihiko Kaji, and Masahiro Hiramoto
    • Journal Title

      AIP Advances

      Volume: 2 Pages: 032145

    • DOI

      DOI: 10.1063/1.4747814

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Invertible Organic Photovoltaic Cells with Heavily-doped Organic/Metal Ohmic Contacts2012

    • Author(s)
      Masayuki Kubo
    • Journal Title

      Appl. Phys. Express

      Volume: 5(9) Pages: 092302(3pages)

    • DOI

      10.1143

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 共蒸発分子誘起結晶化による有機太陽電池の結晶性理想構造作製の検討2013

    • Author(s)
      嘉治寿彦
    • Organizer
      第60回応用物理学会春季学術講演会
    • Place of Presentation
      神奈川工科大学(神奈川県)
    • Year and Date
      20130327-20130330
  • [Presentation] 有機半導体共蒸着膜におけるキャリア濃度・移動度の定量化2013

    • Author(s)
      新村祐介
    • Organizer
      第60回応用物理学会春季学術講演会
    • Place of Presentation
      神奈川工科大学(神奈川県)
    • Year and Date
      20130327-20130330
  • [Presentation] 共蒸着膜におけるドーピング技術と相分離/結晶化技術の結合2013

    • Author(s)
      久保雅之
    • Organizer
      第60回応用物理学会春季学術講演会
    • Place of Presentation
      神奈川工科大学(神奈川県)
    • Year and Date
      20130327-20130330
  • [Presentation] ハイドープブロック層の導入による有機太陽電池のエネルギー設計2013

    • Author(s)
      能岡 聡
    • Organizer
      第60回応用物理学会春季学術講演会
    • Place of Presentation
      神奈川工科大学(神奈川県)
    • Year and Date
      20130327-20130330
  • [Presentation] ドーピングによって作製したC60:6T共蒸着膜のタンデムセル2013

    • Author(s)
      平本昌宏
    • Organizer
      第60回応用物理学会春季学術講演会
    • Place of Presentation
      神奈川工科大学(神奈川県)
    • Year and Date
      20130327-20130330
  • [Presentation] C60:6T-C70:6Tタンデムセルと光学シミュレーション2013

    • Author(s)
      横山和弥
    • Organizer
      第60回応用物理学会春季学術講演会
    • Place of Presentation
      神奈川工科大学(神奈川県)
    • Year and Date
      20130327-20130330
  • [Presentation] Photovoltaic Energy Development -Bandgap Science for Organic Thin-film Solar Cells2013

    • Author(s)
      Masahiro Hiramoto
    • Organizer
      Chimie Paristech - IMS 3nd Joint Symposium: “Frontier in Molecular Science based on Photo and Material
    • Place of Presentation
      IMS, Okazaki, Aichi, Japan
    • Year and Date
      20130212-20130213
    • Invited
  • [Presentation] Bandgap Science for Organic Thin-Film Solar Cells2012

    • Author(s)
      Masahiro Hiramoto
    • Organizer
      International Workshop on Flexible & Printable Electronics (IWFPE) 2012
    • Place of Presentation
      Muju Resort, Jeollabuk-do, Korea
    • Year and Date
      20121114-16
  • [Presentation] ハイドープ有機/金属オーミック接合を持つ有機太陽電池2012

    • Author(s)
      久保雅之
    • Organizer
      応用物理学会第73回秋季学術講演会
    • Place of Presentation
      愛媛大学/松山大学(愛媛県)
    • Year and Date
      20120911-20120914
  • [Presentation] ドーピングによって作製したフラーレン単独膜のタンデムセル2012

    • Author(s)
      石山仁大
    • Organizer
      応用物理学会第73回秋季学術講演会
    • Place of Presentation
      愛媛大学/松山大学(愛媛県)
    • Year and Date
      20120911-20120914
  • [Presentation] p,nドーピングしたC60薄膜のC-V測定によるキャリア濃度評価2012

    • Author(s)
      能岡聡
    • Organizer
      応用物理学会第73秋季学術講演会
    • Place of Presentation
      愛媛大学/松山大学(愛媛県)
    • Year and Date
      20120911-20120914
  • [Presentation] MoO3, Cs2CO3ドーピングによる有機半導体のpn制御2012

    • Author(s)
      横山和弥
    • Organizer
      応用物理学会第73秋季学術講演会
    • Place of Presentation
      愛媛大学/松山大学(愛媛県)
    • Year and Date
      20120911-20120914
  • [Presentation] 有機混合膜の共蒸発分子誘起結晶化における下地効果2012

    • Author(s)
      能岡 聡
    • Organizer
      応用物理学会第73回秋季学術講演会
    • Place of Presentation
      愛媛大学/松山大学(愛媛県)
    • Year and Date
      20120911-20120914
  • [Presentation] Recent Progress on Organic Thin-Film Solar Cells2012

    • Author(s)
      Masahiro Hiramoto
    • Organizer
      AM-FPD 12 [The 19th International Workshop on Active-Matrix Flatpanel Displays and Devices - TFT Technologies and FPD Materials -]
    • Place of Presentation
      Ryukoku Univ. Avanti Kyoto Hall, Kyoto, Japan.
    • Year and Date
      20120704-06
  • [Presentation] Bandgap Science for Organic Thin-Film Solar Cells

    • Author(s)
      M. Hiramoto
    • Organizer
      7th International Conference on Molecular Electronics and Bioelectronics, M&BE7
    • Place of Presentation
      Fukuoka International Congress Center, Fukuoka, Japan
    • Invited
  • [Book] 有機薄膜太陽電池の研究最前線2012

    • Author(s)
      平本昌宏
    • Total Pages
      257
    • Publisher
      シーエムシー出版(株)
  • [Book] 有機薄膜太陽電池の研究最前線2012

    • Author(s)
      嘉治寿彦
    • Total Pages
      257
    • Publisher
      シーエムシー出版(株)
  • [Book] 未来材料 特集:プリンテッド・エレクトロニクス材料―エレクトロニクス材料における革命2012

    • Author(s)
      平本昌宏
    • Total Pages
      80
    • Publisher
      エヌ・ティー・エス(株)

URL: 

Published: 2014-07-24  

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