2015 Fiscal Year Annual Research Report
無修飾フラーレンを用いた塗布型有機薄膜太陽電池の開発
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26289094
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| Research Institution | University of Hyogo |
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Principal Investigator |
多田 和也 兵庫県立大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (90305681)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 有機薄膜太陽電池 / 導電性高分子 / 無修飾フラーレン / 非ハロゲン系溶媒 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
低コストで環境にやさしい新型太陽電池の一種として，導電性高分子／フラーレン複合体を用いた塗布型有機薄膜太陽電池が注目を集めている。本研究分野では「フラーレンに可溶性を付与する化学修飾を施さないと太陽電池には使用できない」，「高効率を得るためにハロゲン系溶媒を用いる」という二大「常識」が存在する。これに対し，申請者は近年，ある種の非ハロゲン系溶媒を用いれば，無修飾のフラーレンを導電性高分子に高濃度に分散させることができることを見出した。本研究では，従来の常識を覆す，研究期間内に10%程度のパワー変換効率を達成することで「無修飾フラーレンを用いた塗布型有機薄膜太陽電池」が画期的な低環境負荷・低コスト型太陽電池となりうることを示すとともに，有機薄膜太陽電池におけるフラーレン類の「真の原点」の樹立に資することを目指して研究を進めている。
本年度は，以下のような研究成果が得られ，論文発表に至った。
①Ｓ字カーブを描く太陽電池の電流－電圧特性のモデル化に関して，ダイオードの理想性因子について従来主張されていた「それらしいが物理的解釈が困難」な値を採らずとも，フィッティング精度にそれほど大きな影響は無い反面，従来は無視可能とされていた直列抵抗がフィッティング精度に大きな影響を与えることを示した。
②PTB7-Th:C70系において，AM1.5G 1sunの擬似太陽光照射下で5%を上回るパワー変換効率を得た。
③PTB7:C70系の低照射時の特性を測定したところ，室内光と同レベルの0.001sun照射下で7%程度のパワー変換効率を得た。この系に対して1ダイオードモデルによる解析を行った。
④無修飾フラーレンを用いた太陽電池では，熱アニーリングの影響が顕著であることから，グローブボックス内で分光感度特性が調べられるような簡易的な装置を試作した。
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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
本年度は，以下のような研究成果が得られ，論文発表に至った。
①Ｓ字カーブを描く太陽電池の電流－電圧特性のモデル化に関して，ダイオードの理想性因子について従来主張されていた「それらしいが物理的解釈が困難」な値を採らずとも，フィッティング精度にそれほど大きな影響は無い反面，従来は無視可能とされていた直列抵抗がフィッティング精度に大きな影響を与えることを示した。
②PTB7-Th:C70系において，AM1.5G 1sunの擬似太陽光照射下で5%を上回るパワー変換効率を得た。
③PTB7:C70系の低照射時の特性を測定したところ，室内光と同レベルの0.001sun照射下で7%程度のパワー変換効率を得た。この系に対して1ダイオードモデルによる解析を行った。
④無修飾フラーレンを用いた太陽電池では，熱アニーリングの影響が顕著であることから，グローブボックス内で分光感度特性が調べられるような簡易的な装置を試作した。
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| Strategy for Future Research Activity |
①PTB7-Th:C70系における低照射光特性や，耐熱性について調べるとともに，これ以外の高分子の導入によって，さらなるパワー変換効率の上昇を試みる。
②グローブボックス内での熱アニーリング特性変化のin-situ測定ができるように，作製した簡易的な分光感度特性測定装置の更なる小型化とインテリジェンス化を図る。
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| Causes of Carryover |
論文投稿に際して英語添削サービスを受ける必要がなかったことと，本研究費を使用して購読予定であった雑誌を別予算にて購読したことが大きな要因と考えられる。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
太陽電池用導電性高分子やフラーレンの購入のほか，効率的に実験を進めるための機器の整備に充てる予定である。
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