2013 Fiscal Year Annual Research Report
革新的有機半導体埋め込み技術開発による有機薄膜太陽電池の高効率化
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24655168
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
百瀬 健 東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (10611163)
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| Keywords | 超臨界流体 / 有機半導体 / 有機薄膜太陽電池 / 製膜 |
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| Research Abstract |
有機薄膜太陽電池においてシリコン太陽電池並みのエネルギー変換効率を得るべく，p型/n型有機半導体がナノスケールで櫛歯状に相互に貫入した3次元ナノ櫛歯構造が提案されているが，ナノ櫛歯構造へ有機分子を充填する技術がなく実現されていない。本研究では，研究代表者が新たに開発した，超臨界流体を用いた有機分子の高アスペクト比構造への革新的充填技術を発展させ，有機/シリコン3次元pn接合を形成し，高エネルギー変換効率をもつ3次元ナノ櫛歯型有機薄膜太陽電池の作製を目指した。本研究では高温にて有機半導体分子を超臨界流体中に溶解させ，これを低温に保持した基板表面に吹き付けることにより製膜を行う手法であり，今年度は新たに導入した温度制御性の高い製膜装置を使用して製膜挙動の条件依存性を仔細に検討した。高温と低温での溶解度差を一定に保ちつつ，基板の温度を変化させると結晶多形が観察された。このことは基板に吸着した分子の表面拡散現象によるものと思われる。また，溶解度差を変化させると，析出量が変化した。一方で，本プロセスは流速
には依存しなかったことから，滞留時間の影響は少ない。このように各パラメータに対する依存性が明らかになり，プロセスの全容を掴みつつある。一方，有機薄膜太陽電池の試作は現行のモデル物質(アントラセン)ではなく，半導体特性に優れかつ超臨界流体中に溶解するチオフェン類が望ましいと考え，溶解度測定も行った。このように，新規プロセスの制御と将来のデバイス作製に向けた溶解度データを取得することができ，デバイス作製による実証に向けて大きく前進した。
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