| 研究課題/領域番号 |
15K05403
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
物理化学
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| 研究機関 | 神戸大学 (2018)
国立研究開発法人理化学研究所 (2015-2017) |
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研究代表者 |
島崎 智実 神戸大学, 科学技術イノベーション研究科, 特命講師 (40551544)
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| 研究期間 (年度) |
2015-04-01 – 2019-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2018年度)
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| 配分額 *注記 |
4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2017年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2016年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2015年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
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| キーワード | 有機薄膜太陽電池 / 励起子分離 / hot CT state / デバイスシミュレーション / エネルギー変換効率 / バルクヘテロジャンクション / 励起子解離 / メゾスコピック / 電化分離過程 / 変換効率 / シミュレーション / 第一原理計算 / バンド構造 / バンドオフセット / 励起子分離過程 |
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| 研究成果の概要 |
有機薄膜太陽電池は、低い製造コスト、薄くて軽い構造、柔軟性、デザインなどのために、有望な再生可能エネルギーとして注目を集めている。しかしながら、有機薄膜太陽電池の電力変換効率は、無機デバイスと比較して低い。有機薄膜太陽電池の性能を向上させるためには、メカニズムをより深く知る必要がる。そのために、hot CT状態効果を用いた電荷分離過程扱うための理論的方法を報告した。また、CT状態を扱う手法をダイオードモデルに統合し、短絡電流、開回路電圧などの有機光電池デバイスのいくつかのデバイス特性を計算した。こららの研究から、hot ＣＴ状態が有機薄膜太陽電池の性能に強い影響を与えることを明らかにした。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究プロジェクトでは、hot state を扱うことができる励起子分離過程の理論的手法を開発した。この手法に基づいたシミュレーションにより、有機薄膜太陽電池中で励起子が効率よく解離するには、アクセプター領域のデバイスの次元性とバンドオフセットが重要な働きをしていることが判明した。また、励起子分離過程に加えて、光吸収過程や励起子拡散過程も合わせて考慮することが出来る方法論を構築し、有機薄膜太陽電池デバイス全体のシミュレータを実施した。このようなシミュレーションにより有機薄膜太陽電池のデバイス動作が明らかとなった。
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