2015 Fiscal Year Annual Research Report
カーボンナノチューブ電極を用いた半透明有機薄膜太陽電池の開発
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26790021
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
藤井 俊治郎 国立研究開発法人産業技術総合研究所, ナノ材料研究部門, 主任研究員 (80586347)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | カーボンナノチューブ / 透明電極 / 有機薄膜太陽電池 / 半透明太陽電池 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、単層カーボンナノチューブ（CNT）を有機薄膜太陽電池（OPV）の透明電極として用いることにより、半透明なOPVを実現することを目的とする。昨年度は、CNTを電極に用いる予備実験として、金属/酸化物多層膜を上部電極に採用し、半透明なOPVの作製に成功した。最終年度は、この作製技術を基盤として、上部電極にCNT導電膜を用いた簡便な塗布プロセスによる半透明なOPV作製の開発に取り組んだ。活性層材料には、p型半導体として峡ギャップ高分子ポリマーのPTB7をn型半導体としてC70フラーレン誘導体（PC71BM）を用いた。その混合溶液をITO電極付ガラス基板に塗布することにより、バルクヘテロ構造のOPVを作製した。当初は、活性層上にバッファー層（導電性ポリマー）とCNT分散液を直接塗布する方法を試したが、CNT薄膜－活性層間のコンタクトがとれず、発電が確認できなかった。そこで、まず支持基板上にCNT導電膜を塗布製膜した後、活性層まで形成した基板と貼り合わせるという作製手法を開発した。この方法では、活性層との間に、接着剤を含有した導電性ポリマーを挿入するとコンタクトが良くなり、OPVの性能も向上することが分かった。最終的なデバイス構造は、ガラス/ITO/バッファー層/活性層（PTB7:PC71BM）/導電性ポリマー/CNT導電膜/PET基板である。入射光550 nmにおけるセル全体の透過率は34%を示し、両面から発電することを確認できた。CNT/PET側およびITO電極側から光照射した場合の発電効率はそれぞれ0.2%、0.4%であった。発電効率のさらなる向上には、CNT透明電極の透過率・導電性（本研究では透過率80%で400Ω/sq）を向上させる必要があると考えられるが、当初計画していたCNT導電膜を上部電極に用いた半透明なOPVを作製することに成功した。
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