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2010 Fiscal Year Annual Research Report

CVD法によるn型有機半導体ナノロッド形成と新規バルクヘテロ型有機太陽電池の開発

Research Project

Project/Area Number 22560052
Research InstitutionKobe University

Principal Investigator

小柴 康子  神戸大学, 大学院・工学研究科, 助手 (70243326)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 上田 裕清  神戸大学, 大学院・工学研究科, 教授 (40116190)
石田 謙司  神戸大学, 大学院・工学研究科, 准教授 (20303860)
Keywords有機薄膜太陽霞池 / エネルギー変換
Research Abstract

太陽光発電は環境問題の顕在化する近年において地球温暖化対策という観点から大きな注目を集めている。クリーンなエネルギー源として期待される中で、次世代太陽電池の有力候補として有機薄膜太陽電池があげられる。有機薄膜太陽電池は有機材料の半導体的性質を利用しているが、その動作原理は無機半導体と異なり、励起子の電荷分離過程がエネルギー変換効率に大きく影響を及ぼす。
本研究では、CVD法で生成するオクタシアノ金属フタロシアニン(MPc(CN)_8,M:金属)の触糸状の結晶成長に着目した。基板との気・固相反応によりナノロッド構造を制御し、ナノロッドを電荷輸送パスとして励起子拡散に有利な新規バルクヘテロ接合構造をもつ有機薄膜太陽電池を作製することを目的とする。
本年度は、MPc(CN)_8ナノロッド形成条件の検討、及び素子構造の検討と素子の性能評価を行った。
減圧封管中で1,2,4,5-テトラシアノベンゼン(TCNB)と各種基板との反応を試みた。TCNBとKCl単結晶を封管内で加熱することにより緑色のオクタシアノフタロシアニン(K_2Pc(CN)_8)薄膜を得た。K_2Pc(CN)_8は、直径30~100nmの触糸状に成長した。仕込量、反応温度、反応時間を変化させることにより膜厚を100~1000nmの範囲で制御することができた。
KCl上の薄膜を水面剥離し、電界効果トランジスタに実装した。半導体特性の評価により、MPc(CN)_8はゲート電極にaccumulation modeのバイアスを印可したとき変調するn型半導体特性を示した。また、イオン化ポテンシャル測定によりROMOとLUMOを5.8eVおよび4.3eVと決定した。
さらに、素子構造の検討を行い、p型半導体としてPoly[2-methoxy-5-(2-ethylhexyloxy)-1,4-phenylenevinylene](MEH-PPV)を用い、Au/PEDOT:PSS/MEH-PPV/OcPc/AlOx/ITO積層素子を作製した。作製した素子は、擬似太腸光下での光電変換特性の評価により発電することが確認され、n型有機半導体ナノロッドを用いた有機薄膜太陽電池の作製の可能性を示すことができた。

  • Research Products

    (8 results)

All 2011 2010

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results) Presentation (5 results)

  • [Journal Article] Crystalline Thin Films of β-Phase Poly(9,9-dioctylfluorene)2011

    • Author(s)
      Takuji Kawamura
    • Journal Title

      Thin Solid Films

      Volume: 519 Pages: 2247-2250

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Organic Solvent Based TiO_2 Dispersion Paste for Dye Sensitized Solar Cells Prepared by Industrial Production Level Procedure2011

    • Author(s)
      Ryohei Mori
    • Journal Title

      J.Materials Science

      Volume: 46 Pages: 8272-8278

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Current-Voltage Characteristics of Organic Photovoltaic Cells Following Deposition of Cathode Electrode2010

    • Author(s)
      Hiroyuki Saeki
    • Journal Title

      Applied Physics Letters

      Volume: 97 Pages: 193307(1-3)

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 有機半導体ナノロッドの作製と特性評価2011

    • Author(s)
      佐伯宏之
    • Organizer
      2011春季第58回応用物理学関係連合講演会
    • Place of Presentation
      神奈川工科大学(厚木市)
    • Year and Date
      2011-03-26
  • [Presentation] デバイス作製直後における有機薄膜太陽電池の光電変換特性挙動と有機-無機界面の効果2010

    • Author(s)
      佐伯宏之
    • Organizer
      2010年秋季第71回応用物理学会学術講演会
    • Place of Presentation
      長崎大学(長崎市)
    • Year and Date
      2010-09-15
  • [Presentation] 分子配列制御の歴史2010

    • Author(s)
      上田裕清
    • Organizer
      2010年秋季第71回応用物理学会学術講演会
    • Place of Presentation
      長崎大学(長崎市)(招待講演)
    • Year and Date
      2010-09-15
  • [Presentation] Oriented Thin Films of Fluorene Derivatives by Friction-transfer Method2010

    • Author(s)
      Yasuko Koshiba
    • Organizer
      Korea-Japan Forum 2010 on Organic Materials for Electronics and Photonics (KJF2010)
    • Place of Presentation
      Kitakyushu, Japan
    • Year and Date
      2010-08-24
  • [Presentation] The analysis on current-voltage characteristics of polythiophene : fullerene solar cell just after deposition of metal by in-situ measurement2010

    • Author(s)
      Hiroyuki Saeki
    • Organizer
      International Conference on Science and Technology of Synthetic Metals 2010 (ICSM 2010)
    • Place of Presentation
      Kyoto, Japan
    • Year and Date
      2010-07-05

URL: 

Published: 2012-07-19  

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