2016 Fiscal Year Annual Research Report
Precise synthesis of p-n-junction nano particles by the use of micro fluid device and direct observation of its charge separation
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26410251
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
長井 圭治 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 准教授 (30280803)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 有機光触媒 / 光エネルギー変換 / ナノ粒子 / 人工光合成 / 太陽電池 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
有機薄膜太陽電池は次世代の高効率、フレキシブル、低コスト太陽電池に位置づけられ、p-n接合界面の面積を広くとるバルクヘテロ接合構造制御が高光電変換効率化への興味のもとに進められている。世界的に研究競争が行われている中でも、未だ期待されている高効率エネルギー変換が実現されていない。これは太陽電池の変換効率が「光制御－光吸収－エキシトン拡散－電荷分離－キャリア移動－キャリア収集」といった多段階過程の効率の積であり、そのすべてのステップを最適化する必要がある上、素子欠陥が致命的な効率低下を引き起こすためである。「エキシトン拡散－電荷分離」の効率向上に着目するには、欠陥を完全になくすか、素子化を必要としない現象を調べる必要がある。
本研究により、マイクロ流体デバイスを用いて有機半導体ナノ粒子を安価に精密に合成でき、またp-n接合化できる方法が示された。それとともに、それにより得られたp-n接合体は、微弱な可視光を用いて高効率な光触媒作用を示すことを明らかにすることができた。さらに、ケルビンプローブ顕微鏡をもちいて、これまでには確認されたことのない特異的な光触媒サイトと思われる部位を見いだすことに成功した。
有機半導体p-n接合体は有機薄膜太陽電池の基本ユニットともなりうるため、こうした研究は、光触媒の高性能化、元素戦略的な意義はもちろんのこと、デバイスの欠陥に依存しない太陽電池研究におけるボトムアップ型の要素研究としての意義も持つと考えられる。
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