2015 Fiscal Year Annual Research Report
C60誘導体アクセプターの配列制御を基軸とした逆型有機薄膜太陽電池の高効率化
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25708029
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| Research Institution | Kanazawa University |
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Principal Investigator |
桑原 貴之 金沢大学, 物質化学系, 准教授 (80464048)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 有機薄膜太陽電池 / 長寿命化 / 高効率化 / 大気中作製 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究室ではこれまでに、大気中で安定な電極ならびに電荷捕集層を用いることにより、大気中作製が可能で、長寿命を有する逆型有機薄膜太陽電池の開発に成功している。
本年度は、有機発電材料に着目し、高効率が得られるドナーおよびアクセプター材料を用いた素子（ITO/ZnO/有機発電層/PEDOT:PSS/Au）の長時間の耐久性試験を行った。ドナー材料としてはP3HTおよびPTB7、アクセプター材料としてはPCBM、bis-PCBMおよびICBAを用いた。これまでの研究成果として、P3HT:PCBMを発電層に用いた場合に、この逆型構造素子に100時間の光連続照射を行ってもほとんど変換効率が保持されていることが分かっており、これとの比較検討を行った。P3HT:ICBAを有機発電層に用いた場合、初期効率は約4%であるのに対し、連続光照射100時間で約73%の効率を保持することができた。パラメータとしては、Jscが1割、FFが2割の減少が見られ、直列抵抗成分の増加が観察された。AFMによる表面形状は光照射前後でほとんど変化がないことから、モロフォロジーの変化が性能低下に関与していないことが明らかになった。PTB7:bis-PCBMおよびPTB7:ICBAを有機発電層に用いた場合、最高効率はそれぞれ3.81%および3.89%であった。これはフラーレンのLUMO準位が浅くなることにより、電荷分離効率が良好でないことに起因している。その一方で、2時間の光連続照射において、性能劣化は無く、むしろ、Light-soaking効果が観察され、光照射の増加に伴い素子性能が向上することが分かった。58π系であるPCBM:PTB7を発電層に用いた場合、初期効率は6.07%を達成した。約5時間程度はほとんど性能劣化が観察されなかったが、その後JscとFFが急激に減少し、光照射100時間後の性能保持率は約55%であった。顕微鏡、X線解析の結果から、素子の界面が劣化の原因であることが予想されるため、次の目的として、長寿命化に向けた界面制御を行っていく予定である。
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| Research Progress Status |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Causes of Carryover |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
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