2016 Fiscal Year Annual Research Report
Fabrication and characterization of organic solar cells using shuttle cock type phthalocyanine
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26390047
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| Research Institution | The University of Shiga Prefecture |
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Principal Investigator |
鈴木 厚志 滋賀県立大学, 工学部, 助教 (30281603)
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2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 有機・分子エレクトロニクス / 高効率太陽光発電材料・素子 / 有機太陽電池 / 表面・界面物性、スピンデバイス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
有機・無機ハイブリッド系太陽電池は軽量で、安価であり、建築壁用、自動車用発電、アウトドアなどのスポーツ製品への応用などその用途が広がり始めている。高性能かつ高効率な太陽電池を開発・実用化するうえで吸収広域化、開放電圧、キャリア移動の向上が重要なポイントとなる。これまで本研究では、有機・無機ハイブリッド系太陽電池の光起電力特性、吸収波長広域化、輸送特性を向上させるために、Ｐ型有機半導体であるシャトル型フタロシアニン金属錯体を導入しながら独創的かつ高性能な有機・無機ハイブリッド系太陽電池を作製した。
H28年度は、可溶性フタロシアニン金属錯体MPcやナフタロシアニン錯体Ncをホール輸送層に微量添加しながら有機・無機ハイブリッド系ペロブスカイト太陽電池を作製し、その導入効果について検討を行った。光起電力特性、吸収特性、ペロブスカイト結晶の表面形態、光電荷分離、電荷移動、光起電力機構との関連性を解明しながら性能向上を行った。製膜条件、熱処理条件、ホール輸送層へのMPc, Nc添加量、ペロブスカイト結晶のハロゲンやカチオンの組成比などを調節しながら開放電圧Voc、短絡電流密度Jscなど性能最適化を行った。走査型電子顕微鏡(SEM)・エネルギー分散型X線分光法(EDX)、光学顕微鏡、X線回折からペロブスカイト結晶の表面形態、結晶構造への影響を明らかにした。
添加するフタロシアニン錯体の種類や添加量を調節することによりペロブスカイト結晶成長のみならずバンド構造、輸送特性、光起電力特性、光電変換効率に影響を与えた。条件を最適化することによって従来のホール輸送層であるspiro-OMeTADを利用したときよりも光起電力特性、光電変換効率、吸収特性、長期安定性が向上した。第一原理計算による電子構造や電荷移動過程に基づいて光起電力機構を明らかにした。
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| Remarks |
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