2022 Fiscal Year Research-status Report
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21K04825
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| Research Institution | Yamagata University |
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Principal Investigator |
久保田 繁 山形大学, 大学院理工学研究科, 准教授 (60396588)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
廣瀬 文彦 山形大学, 大学院理工学研究科, 教授 (50372339)
水野 潤 早稲田大学, ナノ・ライフ創新研究機構, 客員上級研究員(研究院客員教授) (60386737)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 有機太陽電池 / ３次元ナノ構造 / 光閉じ込め / 光学シミュレーション |
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| Outline of Annual Research Achievements |
2022年度の研究では、有機薄膜太陽電池デバイスの表面に多層反射防止膜を導入する際に、反射防止膜の各層の光学特性に加えて、発電層及び透明電極といった太陽電池本体の特性パラメータを同時に最適化する設計法について検討を行った。特性マトリクス法による光学解析を用いて、反射防止膜の特性のみを最適化した場合と、反射防止膜と太陽電池本体の特性を同時最適化した場合について、発電電流の変化を比較した。最適化プロセスでは、多重グリッド探索をグリッド間隔を変えながら繰り返すことで、探索の効率化を図った。解析の結果、透明電極の膜厚を反射防止多層膜と共に最適化することが性能を向上させる上で特に重要であり、顕著な効率向上に結び付くことが明らかとなった。さらに、サブ波長ナノ構造及び多層反射防止膜を接合したハイブリッド反射防止構造に加えて、通常より屈折率の高い高屈折率ガラス基板を使用した統合型有機太陽電池デバイスにおいて、光が斜めに入射した場合の多層反射防止膜の設計法に関する検討も行った。この研究では、入射角に対する光エネルギーの密度分布を想定して、この分布の下で発電電流の期待値を最大化する設計手法を試みた。発電効率の平均増加率を算出した結果、従来法と比較した場合の本手法の有効性を示すことができた。これらの成果は、有機薄膜太陽電池の光閉じ込め性能を様々な条件で向上させるための有用な技術的知見を数多く提供しており、本研究は順調に進展している。
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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
当初の計画の通り、有機太陽電池の光閉じ込めに関する数多くの新しい知見が得られており、研究は順調に進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後の研究では、これまでに得られた成果を発展させて、斜入射を含めた光閉じ込め性能を改良するための技術に関する検討を行う。
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| Causes of Carryover |
他予算の獲得やコロナ感染拡大の影響により、本予算の使用が当初に比べて少なかったためであり、今後の実験およびシミュレーションに必要な物品費に使用する予定である。
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