2012 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
| Project/Area Number |
22560704
|
|---|
| Research Institution | The University of Shiga Prefecture |
|---|
Principal Investigator |
奥 健夫 滋賀県立大学, 工学部, 教授 (30221849)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2010-04-01 – 2013-03-31
|
| Keywords | 太陽電池 / バルクヘテロ接合 / 量子ドット / 自己組織 / シェル構造 / フラーレン / フタロシアニン / ポリシラン |
|---|
| 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フタロシアニン系逆型有機薄膜太陽電池、②ポリシラン系薄膜太陽電池、③Geナノ粒子導入C60系有機薄膜太陽電池、④ZnO/Cu2O系ヘテロ接合太陽電池、⑤有機無機ハイブリッド薄膜太陽電池
アモルファスシリコンを形成する材料としてポリシランを使用し、ホウ素やリンを含む混合溶液をスピンコート法を用いて成膜し、熱処理を行なうことによりpn接合を形成し光起電力を得ることができた。また熱処理温度の違いにより変換効率を向上させることができ、これはポリシランが熱分解しアモルファスを形成し、電荷移動がスムーズに行われ短絡電流密度が上昇したためである。また耐食性電極と酸素透過防止層及び電子輸送層であるTiO2を用いたフタロシアニン系逆型太陽電池を作製し、大気下で高い安定性を得ることができた。バルクヘテロ接合及びナノ粒子・量子ドット界面にて電荷分離が生じ、TiO2もしくはPEDOT-PSS、ITOにキャリア移動し、光起電力を発生する。以上のように種々の太陽電池構造において光吸収率を増加させ短絡電流密度・光電変換効率増加という結果を得た。
|
| 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。
|
-
[Journal Article] Microstructures and photovoltaic properties of C60-based solar cells with copper oxides, CuInS2, phthalocyanines, porphyrin, PVK, nanodiamond, germanium and exciton-diffusion blocking layers2013
Author(s)
T. Oku, A. Takeda, A. Nagata, H. Kidowaki, K. Kumada, K. Fujimoto, A. Suzuki, T. Akiyama, Y. Yamasaki, E. Ōsawa
-
Journal Title
Materials Technology
Volume: 28
Pages: 21-39
DOI
Peer Reviewed
-
-
-
-
-
-
[Presentation] Fabrication, nanostructures and photovoltaic properties of polysilane-based heterojunction and bulk heterojunction solar cells2012
Author(s)
T. Oku, J. Nakagawa, M. Iwase, K. Yoshida, A. Suzuki, T. Akiyama, M. Yamada, S. Fukunishi, K. Kohno
Organizer
8th Handai Nanoscience and Nanotechnology International Symposium - Nanoscience and Nanotechnology for Energy Harvesting and Saving
Place of Presentation
Osaka, Japan
Year and Date
20121210-20121211
-
[Presentation] Fabrication, nanostructures and photovoltaic properties of polysilane-based solar cells2012
Author(s)
T. Oku, J. Nakagawa, M. Iwase, K. Yoshida, A. Kawashima, A. Suzuki, T. Akiyama, K. Tokumitsu, M. Yamada, M. Nakamura
Organizer
Seventh General Meeting of Asian Consortium on Computational Materials Science - Virtual Organization
Place of Presentation
Sendai, Japan
Year and Date
20121123-20121125
-
-
-
-
-
-
-
