2014 Fiscal Year Annual Research Report
低温プラズマ・イオン注入処理による高効率有機太陽電池の研究開発
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24560899
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| Research Institution | Kitakyushu National College of Technology |
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Principal Investigator |
山根 大和 北九州工業高等専門学校, 物質化学工学科, 教授 (70332096)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 表面・界面 / 太陽電池 / ナノ材料 / 高効率太陽光発電材料・素子 / プラズマ加工 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
平成２４年度及び平成２５年度に引き続き、(カチオン/アニオン)コドープ処理によって調製されたチタニア電極を使用して作製した太陽電池の光学特性を評価することで光電変換効率の向上のメカニズムを詳細に検討した。平成２６年度の研究実施計画として以下の２項目を実施した。「試験項目」：①(カチオン/アニオン)コドープ処理の最適化を検討する。カチオン（Ta5+, Hf4+, Zr4+, Y3+）ドープ前処理した後、アニオンドープ後処理によって開放端電圧（Voc）及び短絡光電流（Jsc）の増大を検討した。アニオンドープ後処理には窒素(N)ドープを行った。「試験項目」:②色素の分子設計を検討し、ドープチタニア電極のドナー準位に最適化した長波長光吸収色素の選択及び開発を行い、バンド構造制御チタニア電極との組合せにより変換効率の向上を目指した。
本研究では、化学的処理法であるゾルーゲル法と物理的処理法である低温プラズマ処理法やイオン注入法を用いたカチオンとアニオンのコドープ処理により、半導体酸化物ナノ粒子の表面をナノ表面・界面構造制御する技術と表面バンド構造を改善する技術を開発した。開発した技術によって、（無機/有機）複合材料における無機物質（半導体酸化物ナノ粒子）の表面・界面ナノ構造及び表面バンド構造が有機分子（色素）との間の電子移動・拡散に及ぼす関係を解明し、光電変換特性を向上させるための表面バンド構造の最適化を図ることを検討した。最適化した（低温プラズマ/イオン注入）複合処理によって色素増感太陽電池の高効率化を検討した。本研究で開発したチタニアなどの半導体酸化物表面・界面のナノ構造制御技術は、広範な半導体分野における新規な表面・界面ナノ構造制御技術として発展することが期待される。
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