2013 Fiscal Year Research-status Report
内部電場を極限まで増強させたショットキー障壁型有機薄膜太陽電池の開発
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24560012
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| Research Institution | Shimane University |
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Principal Investigator |
広光 一郎 島根大学, 総合理工学研究科(研究院), 教授 (40199138)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
半田 真 島根大学, 総合理工学研究科(研究院), 教授 (70208700)
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| Keywords | 有機太陽電池 / 内部電場 / ショットキー障壁 / 電場変調 |
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| Research Abstract |
平成24年度に，太陽電池の動作状態での内部電場測定が可能な「白色光照射下電場変調吸収分光法(EAWL)」という測定法を開発したが，平成25年度はまず，EAWLに関する実験を追加し，Applied Physics Letters誌に論文を投稿，出版した。
次に，GZO/亜鉛フタロシアニン(ZnPc)/Auショットキー障壁型太陽電池について，接合部への挿入層挿入によるZnPc膜厚の低減に取り組んだ。研究の結果，ZnPc/Au界面にCuI層を挿むと，AuのZnPc層へのもぐり込みを防ぐことができZnPcの膜厚を100nm程度まで低減できること，そして，CuIを挿入した場合，挿入層として広く用いられているMoO3を挿入した場合に比べて，デバイスの長期安定性に優れていることを見出した。続いて，GZO/ZnPc界面にLiF, BCP, Bphen, NTCDAの薄膜を挿入したが，こちらはZnPc膜厚の低減には効果がなかった。その代わり，NTCDAを挿むと太陽電池の短絡電流が約6倍にまで増大し，BCPまたはBphenを挿むと解放電圧が約1.5倍にまで増大することを見出した。これらは大変興味深い現象であるため，年度途中から，この現象についての研究に重点を移した。EAWLによる内部電場測定の結果，BCPを挿むことにより内部電場が増大することが確認された。以上の結果は2014年春の応用物理学会で発表した。
この他に，可溶性フタロシアニンを用いた塗布型太陽電池の効率向上を目指した研究も行った。塗布時の溶媒としてクロロホルムとクロロベンゼンの混合液を用いることにより，フタロシアニン膜の結晶性が向上し，それに伴って変換効率も向上することを明らかにした。この結果も2014年春の応用物理学会で発表した。
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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
以下のような成果が着実に出ている。
１．平成24年度に開発した「白色光照射下電場変調吸収分光法（EAWL）」による測定をさらに進めて論文発表した。
２．GZO/ZnPc/Auショットキー障壁型太陽電池において，ZnPc/Au界面へのCuI層挿入によりショートを防ぐことができること，及び、GZO/ZnPc界面にNTCDA層を挿入することで短絡電流が約6倍にまで増大することを見出した。
３．フタロシアニン塗布膜を用いた太陽電池で，塗布膜の結晶性向上による変換効率の向上を実現した。
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| Strategy for Future Research Activity |
１．平成25年度の成果の内，NTCDA挿入による短絡電流増加は極めて興味深い現象であるため，この電流増加の機構を明らかにする。NTCDA挿入により空乏層の厚さが変化するかどうかを電気容量－電圧特性で調べる。また，NTCDA膜の抵抗が小さいことが短絡電流増大の原因である可能性もあるので，NTCDA膜厚を大幅に変化させて特性にどのような影響があるかを調べる。同時にEAWL測定により内部電場がNTCDA膜厚にどのように依存するかを調べ，内部電場をいかにすれば増大させられるかを明らかにする。
２．フタロシアニン塗布膜を用いた太陽電池については，塗布膜の結晶性をさらに高められる可能性があることが平成25年度の研究でわかっているので，それを実際に試みる。そして，蒸着膜を用いた太陽電池に近い変換効率を得ることを目指すと同時に，結晶性が内部電場に与える影響をEAWL法により明らかにする。
３．鎖状高分子フタロシアニンGaPcF蒸着膜を用いたショットキー障壁型太陽電池GZO/GaPcF/Auの変換効率を，界面へのバッファー層挿入の手法により増大させることを目指す。ここでもEAWL法による内部電場測定により，変換効率と内部電場の相関を調べる。
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Research Products
(5 results)
