2012 Fiscal Year Annual Research Report
有機系光電変換エコデバイスへの新規光有効利用層の提案とその配設に関する研究
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24350102
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Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Research Institution | Kumamoto Industrial Research Institute |
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Principal Investigator |
永岡 昭二 熊本県産業技術センター(ものづくり室、材料・地域資源室、食品加工室), 材料・地域資源室, 研究主幹 (10227994)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
堀川 真希 熊本県産業技術センター(ものづくり室、材料・地域資源室、食品加工室), 材料・地域資源室, 研究員 (50588465)
伊原 博隆 熊本大学, 大学院・自然科学研究科, 教授 (10151648)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 光有効利用 / 波長変換 / 光取出し / 光閉じこめ / 複合微粒子 |
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| Research Abstract |
本研究開発では、有機EL、太陽電池など、光電変換エコデバイスにおいて、高い光取り出し効率、光閉じこめ効率を発現する光散乱層と光電変換効率の向上を促す光波長変換層を構築し、発光・発電素子の能力を最大限に生かすことができる、「光有効利用層」の開発を行うことを目的としている。
今年度は、独自技術に基づいて、ポリマー球状粒子を支持体に高屈折材あるいは波長変換材が表面を被覆した複合粒子を開発する。
1.高屈折材/ポリマー複合球状粒子の調製
独自技術により、ポリマー球状粒子を支持体に高屈折材が表面を被覆した複合粒子を開発する。
独自技術:アクリルポリマー/屈折材複合微粒子化技術
アクリル酸エステル微粒子をアルカリ化で加水分解し、部分加水分解されたアクリル酸微粒子を得た。数百ナノメーター程度の酸化チタン微粒子を静電的に結合させることによって、酸化チタンが集積したアクリルポリマー/屈折材複合微粒子(コア/シェル微粒子)を得た。これらコア/シェル微粒子を成膜し、光散乱層として、色素増感太陽電池のデバイスに組み込んだ結果、光散乱層のない、デバイスと比較して、光変換効率を1.86倍、短絡電流密度1.69倍向上するに至った。特許出願2013-099720。海外出願予定。
2.光波長変換材/ポリマー複合球状粒子の調製
独自技術により、ポリマー球状粒子を支持体に波長変換材が表面を被覆した複合粒子を開発している。
イットリウム、ストロンチウム系の蛍光材料を利用することとしている。
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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
一年目は、コア・シェル複合粒子を調製することを目標としていたが、静電相互作用により、簡便に屈折率の高い、金属酸化物のナノ微粒子を表面被覆することが可能となった。また、色素増感太陽電池のセルに組み込んだ結果、多重ミー散乱が生じ、予想以上に変更効率を押し上げることができた。
光変換効率を1.86倍、短絡電流密度1.69倍向上。
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| Strategy for Future Research Activity |
・今後は、色素増感太陽電池基本セルの最適化を行う。
・コア微粒子と表面を被覆する屈折率の高い金属酸化物の選択を行い、光散乱層を形成させる。
・コア粒子のサイズの制御し、変換効率の向上の推移を調査する。
・波長変換材料については、内包型のコア・シェル粒子を調製することが可能となった。屈折率と光の透過を検討しながら、樹脂と複合しながら、フィルムを調製し、太陽電池への展開を実施する。
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