2022 Fiscal Year Research-status Report
Large-area Flexible Organic Solar Cell Using Vapor-grown Carbon Nanotubes Films
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21KK0087
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
松尾 豊 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (00334243)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大塚 慶吾 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 助教 (20823636)
林 昊升 名古屋大学, 工学研究科, 助教 (70910488) [Withdrawn]
丸山 茂夫 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (90209700)
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| Project Period (FY) |
2021-10-07 – 2027-03-31
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| Keywords | カーボンナノチューブ / 有機系太陽電池 / 有機薄膜太陽電池 / ペロブスカイト太陽電池 / フラーレン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
フィンランドとの共同研究においては、研究代表者が2022年8月にエスコ・カウピネン教授の研究室に滞在し、大面積カーボンナノチューブ薄膜を作製し、それを用いて37 mm角の4直列セミモジュールを作製した。
透明基板上にカーボンナノチューブをスプレー塗布して薄膜を形成し、それを有機系太陽電池の透明電極として用いる技術を確立した。有機薄膜太陽電池の透明電極に用い、比較的高い変換効率を得た。その成果を応用物理学会の速報誌に発表し、プレスリリース発表を行った「国産の大量生産可能なカーボンナノチューブを透明電極とした有機薄膜太陽電池を開発」https://www.nagoya-u.ac.jp/researchinfo/result/2022/03/post-226.html）。このプレスリリースの内容は、日本経済新聞でも紹介された。本研究により、国内で製造されている固体のカーボンナノチューブを用いて太陽電池用の透明電極を製造することができるようになった。
また、半導体単層カーボンナノチューブを汎用的なホール輸送材料であるPEDOT:PSSに添加して，耐久性の高い有機薄膜太陽電池を作製することに成功した。PEDOT:PSSのホール輸送特性を強化するとともに、カーボンナノチューブの疎水性により有機発電層との密着性を改善し、プロトンが有機薄膜太陽電池の耐久性に及ぼす悪影響を改善した。PEDOT:PSSは広範な有機電子素子産業に用いられており、今回得られた成果は有機薄膜太陽電池だけでなく，他の有機電子素子にも応用できると考えられる。相対湿度40%，窒素ガス内，封止なし，評価は大気中で行い、2か月後でも約7割のPCEを維持した。学術論文にまとめ、応用物理学会の速報誌に公表した。
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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
カーボンナノチューブ薄膜電極を使った有機薄膜太陽電池において、これまでセルサイズの太陽電池のみを作製していたが、初めて4直列のセミモジュールを作ることが出来たので、研究自体は予定通り進捗していると判断した。また、当初の計画より多くの論文発表や学会発表、記事の執筆、特許の出願もあったので、当初の計画以上に進展しているを選択した。
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| Strategy for Future Research Activity |
導電性を高めたカーボンナノチューブ薄膜透明電極がエスコ・カウピネン教授の研究室で開発され、エスコ・カウピネン教授が2023年3月に来日した際に持参してくれたので、それを用いた有機薄膜太陽電池セミモジュールの大面積化をさらに進める。また、フレキシブル基板を用いる方向でも研究を進める。ペロブスカイト太陽電池についてもカーボンナノチューブ薄膜透明電極を用いたセミモジュールの作製を進める。
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