2014 Fiscal Year Research-status Report
14族系DA相互浸透接合中間バンド型自己組織量子ドット太陽電池開発と光起電力機構
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25420760
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| Research Institution | The University of Shiga Prefecture |
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Principal Investigator |
奥 健夫 滋賀県立大学, 工学部, 教授 (30221849)
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2013-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 太陽電池材料 / ドナー・アクセプター / 相互浸透型 / 光起電力 / 量子ドット / 自己組織 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
第三世代太陽電池の研究開発にあたり、幅広い学際的バックグラウンドを持つ研究者を結集し、集中的に研究を推進した。平成26年度は、太陽電池材料の新規合成プロセス開発及び光起電力特性・光学特性などのデバイス評価に重点を置きながら、発電効率の向上も目指した。主な研究成果は以下の通りにまとめられる。
①TiO2電子輸送層／ペロブスカイト層相互浸透型構造を有し、元素ドーピングによりバンドギャップを制御することが可能であるCH3NH3PbI3ペロブスカイト系太陽電池を形成し、光起電力特性および微細構造を評価した。②相互浸透型P3HT/PCBMフラーレン系太陽電池にZnPc等のフタロシアニンを導入し、バンド制御することにより発電効率の向上を目指した。③球状シリコン太陽電池材料およびSnO2反射防止膜の構造及び物性評価を行った。
具体的には、ナノデバイス構造形成および量子化学材料設計により、長波長まで広範囲の光を吸収可能な太陽電池を形成し、ヘテロ接合型太陽電池への適用も試み、その発電メカニズムを調査し、高効率と低コストを同時に実現するための指針を探索した。また第一原理計算によるナノ構造・電子状態予測、熱力学計算による合成プロセス・界面反応予測等を行いながら、太陽電池新規合成プロセスを検討した。ペロブスカイト系太陽電池では、ホール移動度及び電子移動度を向上させるキャリア輸送層の導入を検討し、太陽電池デバイスを形成した。光吸収は光電変換効率に大きな影響を与えるため、紫外可視赤外分光光度計によりペロブスカイト層やキャリア輸送層の光物性を調べ、バンドギャップを算出し、デバイス設計及びキャリア輸送現象の考察を行った。
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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
相互浸透型CH3NH3PbI3ペロブスカイト系太陽電池、フタロシアニン導入相互浸透型フラーレン系太陽電池、SnO2反射防止膜を有する球状シリコン太陽電池材料の光起電力特性および微細構造を評価し、今後の研究指針を得た。具体的には、ナノデバイス構造形成および量子化学材料設計により、長波長まで広範囲の光を吸収可能な太陽電池を形成し、太陽電池新規合成プロセスを検討した。ホール移動度及び電子移動度を向上させるキャリア輸送層の導入を検討し、太陽電池デバイスを形成した。研究論文・学会発表等もおおむね順調に進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成27年度には、さらに効率向上のための新規デバイスプロセスの開発を進め、より詳細な原子構造・電子構造の実験的・理論的解明を行う。特にペロブスカイト系太陽電池へのドーピングや量子ドット導入の試み等を行い中間バンド構造を制御し、新たな材料設計指針を構築していく。
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| Causes of Carryover |
旅費、人件費等は、予定程度には使用しなかったため、次年度に繰り越させていただいた。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
平成27年度の計画に記載したように、新規ペロブスカイト型太陽電池形成のための試薬購入等に充当させていただく予定である。
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[Book] Light Harvesting Nanomaterials, Editor: Surya Prakash Singh2015
Author(s)
T. Oku, A. Takeda, A. Nagata, R. Motoyoshi, K. Fujimoto, T. Noma, A. Suzuki, K. Kikuchi, T. Akiyama, B. Jeyadevan, J. Cuya, Y. Yamasaki, and E. Ōsawa
Total Pages
100-141
Publisher
Bentham Science Publishers Ltd.
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