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2010 Fiscal Year Annual Research Report

高効率バルクヘテロ接合自己組織コアシェル量子ドット太陽電池の開発と光伝導機構解明

Research Project

Project/Area Number 22560704
Research InstitutionThe University of Shiga Prefecture

Principal Investigator

奥 健夫  滋賀県立大学, 工学部, 教授 (30221849)

Keywords太陽電池 / バルクヘテロ接合 / 量子ドット / 自己組織 / コアシェル構造 / フラーレン / フタロシアニン / ポルフィリン
Research Abstract

本研究の目的は、従来のシリコン系太陽電池に代わる、安価で環境にも配慮した、バンドギャップを自由にデザイン可能な14族(C-Si-Ge)系超高効率バルクヘテロ接合自己組織コアシェル量子ドット太陽電池の研究開発を行ない、その原子配列や光起電力機構を量子物理学的手法を用いて解明することである。本年度は以下の5つの新規太陽電池を開発し、その原子レベルのナノ構造・電子状態・光起電力特性に関する知見を得ることができた。
(1) フタロシアニン/ナノダイヤモンドクラスター/C_<60>系太陽電池
(2) Cuo_x/C_<60>系有機無機ハイブリッド太陽電池
(3) CuInS_2/C_<60>系バルクヘテロ接合太陽電池
(4) フタロシアニン二量体-C_<60>系太陽電池
(5) ポルフィリン・TTF/ナノ粒子/C_<60>系有機薄膜太陽電池
p型半導体として、C_<60>と混晶構造をとることが報告されているZnTPP、TTF及びCuInS_2(CIS)、n型半導体として高いキャリア移動度をもつC_<60>を用いた有機薄膜太陽電池を作製し、バルクヘテロ混晶構造の形成を試み、さらに有機Si系分散粒子の添加の効果についての特性評価を行なった。ZnTPP : C_<60>のX線回折及び電子回折パターンからZnTPPとC_<60>の混晶を示すと思われるピークが観測された。ZnTPP、C_<60>の電子状態計算結果から、ZnTPP : C_<60>太陽電池のエネルギーレベル図として、ZnTPPで光吸収による励起子が発生し、ZnTPP/C_<60>の界面においてホールと電子に電荷分離し、発生した電子がC_<60>からAl電極へと移動し、ホールはPEDOT : PSSを通りITO電極へと移動するモデルを提案した。今回作製した太陽電池は、自己組織型バルクヘテロC_<60>系混晶型構造形成により太陽電池機能させることができた。また有機系Si材料を量子ドットとして機能させ、短絡電流密度・効率増加という結果を得ることができた。

  • Research Products

    (13 results)

All 2011 2010 Other

All Journal Article (5 results) (of which Peer Reviewed: 5 results) Presentation (5 results) Book (1 results) Remarks (1 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Journal Article] Fabrication, nanostructures and electronic properties of nanodiamond-based solar cells2010

    • Author(s)
      A. Nagata, T. Oku, K. Kikuchi, A. Suzuki, Y. Yamasaki, E. osawa
    • Journal Title

      Progress in Natural Science

      Volume: 20 Pages: 38-43

    • DOI

      DOI:10.1016/S1002-0071(12)60004-5

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Fabrication and characterization of fullerene-based bulk heterojunction solar cells with porphyrin, CuInS_2, diamond and exciton-diffusion blocking layer2010

    • Author(s)
      T.Oku, A.Takeda, A.Nagata, T.Noma, A.Suzuki, K.Kikuchi
    • Journal Title

      Energies

      Volume: 3 Pages: 671-685

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Fabrication and characterization of cuprous oxide : fullerene solar cells2010

    • Author(s)
      R.Motoyoshi, T.Oku, H.Kidowaki, A.Suzuki, K.Kikuchi, S.Kikuchi, B.Jeyadevan
    • Journal Title

      J.Ceram.Soc.Jpn.

      Volume: 118 Pages: 1021-1023

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Fabrication and characterization of C_<60>/tetrathiafulvalene solar cells2010

    • Author(s)
      A.Suzuki, K.Inoue, K.Yano, T.Oku, K.Kikuchi
    • Journal Title

      Journal of Physics and Chemistry of Solids

      Volume: 71 Pages: 1587-1591

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Fabrication and photovoltaic property of diamond : fullerene nanocomposite thin films2010

    • Author(s)
      A.Nagata, T.Oku, A.Suzuki, K.Kikuchi, S.Kikuchi
    • Journal Title

      J.Ceram.Soc.Jpn.

      Volume: 118 Pages: 1006-1008

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Fabrication and characterization of fullerene-based bulk-heterojunction solar cells2011

    • Author(s)
      T.Oku, T.Noma, K.Kumada, T.Yoshikawa, A.Suzuki, T.Akiyama, K.Kikuchi
    • Organizer
      Sixth International Conference on Molecular Electronics and Bioelectronics
    • Place of Presentation
      Sendai, Japan
    • Year and Date
      2011-03-16
  • [Presentation] Fabrication and characterization of C_<60> fullerene-based bulk-heterojunction solar cells2011

    • Author(s)
      T.Oku, T.Noma, K.Kumada, A.Suzuki, T.Akiyama
    • Organizer
      The 1st International Symposium on Advanced Nanostructured Materials for Clean Energy
    • Place of Presentation
      Osaka, Japan
    • Year and Date
      2011-03-09
  • [Presentation] Effect of amorphous TiO_2 addition to dye-sensitized solar cells with organic dyes2010

    • Author(s)
      T.Oku, N.Kakuta, A.Suzuki, K.Kikuchi
    • Organizer
      International Union of Materials Research Societies 11th International Conference in Asia
    • Place of Presentation
      Qingdao, China
    • Year and Date
      2010-09-25
  • [Presentation] Possible condensation of deuterons in hydrogen storage Pd-based alloys2010

    • Author(s)
      T.Oku.T.Kitao, A.Mizuno, A.Suzuki, K.Kikuchi
    • Organizer
      International Union of Materials Research Societies 11th International Conference in Asia
    • Place of Presentation
      Qingdao, China
    • Year and Date
      2010-09-25
  • [Presentation] Microstructures and optical properties of spherical silicon solar cells with anti-reflection conductive coating2010

    • Author(s)
      T.Oku, H.Kidowaki, H.Yada, T.Yoshikawa, T.Akiyama, A.Suzuki, Y.Kanamori, S.Seo, J.Takami, M.Murozono
    • Organizer
      International Union of Materials Research Societies 11th International Conference in Asia
    • Place of Presentation
      Qingdao, China
    • Year and Date
      2010-09-25
  • [Book] Thin-Film Solar Cells2011

    • Author(s)
      T.Oku, A.Suzuki, K.Kikuchi, N.Kakuta, R.Motoyoshi, K.Nomura, A.Kawashima, Y.Hayashi, T.Soga
    • Total Pages
      15
    • Publisher
      Nova Science Publishers, Inc.
  • [Remarks]

    • URL

      http://www.mat.usp.ac.jp/energy/List.htm

  • [Patent(Industrial Property Rights)] 有機薄膜太陽電池の製造方法および有機薄膜太陽電池2010

    • Inventor(s)
      奥健夫、鈴木厚志、菊地憲次
    • Industrial Property Rights Holder
      奥健夫、鈴木厚志、菊地憲次
    • Industrial Property Number
      特願 2011-95
    • Filing Date
      2010-01-04

URL: 

Published: 2012-07-19  

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