2015 Fiscal Year Annual Research Report
複合プラズモニック構造による光トラッピングと有機太陽電池への導入
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25390051
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| Research Institution | Niigata University |
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Principal Investigator |
馬場 暁 新潟大学, 自然科学系, 准教授 (80452077)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 表面プラズモン / 有機太陽電池 / ナノ電極構造 / ナノインプリンティング / 金属微粒子 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、金属薄膜格子/有機薄膜-金属微粒子界面において、入射光を伝播型・局在型のプラズモンとして電界を増強してナノ領域に閉じ込める光トラッピングに関する基礎的な研究を行った上で、この系を導入した有機太陽電池を作製してデバイス特性の向上に向けた研究を行うことを目的とした。
この目的を達成するために、前年度までにナノインプリント法により、有機薄膜層／金属電極界面でナノ構造を有する有機薄膜太陽電池を作製して効率向上の検討を行った。また、ウニ型金微粒子を組み込んだ有機薄膜太陽電池の検討を行った。通常の球状金微粒子に比較してウニ型金微粒子はナノピラー構造を球状金微粒子上に有するため、局所電界の大きな増強が得られ、有機薄膜太陽電池へ応用することで太陽電池特性の向上が得られた。
最終年度は、金属微粒子をナノ金属電極上に集積した有機薄膜太陽電池の作製を行い、広波長域複合プラズモン励起薄膜の検討や超吸収構造有機太陽電池の作製・評価を行った。金属微粒子とし、金微粒子と銀微粒子を用いた。この結果、金属格子電極のみ、または金微粒子のみの場合に比べて、金属微粒を金属電極上の有機層に堆積した構造の方が、より効率の向上が得られた。また、異なる局在プラズモン吸収波長を持つ金属微粒子のデバイスへの導入による光吸収現象と有機薄膜太陽電池特性の評価・検討を行った。ここでは、短波長に光吸収を持つ銀微粒子と、約500nmから700nmに光吸収を持つ吸収波長の異なる数種類の銀ナノプレートを用いた。この結果、局在プラズモン吸収波長が金属電極構造上の伝搬型表面プラズモンの励起波長域に近づくほど、有機薄膜太陽電池の効率が向上する結果が得られた。
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