| 研究課題/領域番号 |
15K05406
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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 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 |
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研究代表者 |
関 和彦 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 上級主任研究員 (60344115)
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| 研究協力者 |
ヴォイチック マリウス
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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)
2018年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2017年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2016年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2015年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
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| キーワード | エキシトン / 拡散 / 再結合 / 有機薄膜太陽電池 / 電荷分離 / 電荷再結合 / 電荷移動度 / 励起子 / 有機太陽電池 / 電場 / 易動度 |
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| 研究成果の概要 |
有機固体中では、クーロン相互作用が強く電荷再結合を起こし易い。強い引力的なクーロン相互作用に抗して起こる励起子の熱解離の機構を調べる方法に、電荷対の解離確率の電場依存性がある。有機媒質中では、クーロン相互作用エネルギーが熱エネルギーと同程度の大きさとなる距離を表すオンサガー距離が、分子の大きさに比較してケタ違いに大きい。本研究では、この長さスケールの違いに着目し、電荷対の分離効率に対する電場依存性の解析的な近似解を求めた。さらに、ドナー性の分子とアクセプター性の分子の二層ヘテロ界面での電荷分離効率については、モンテカルロシミュレーションを用いて、電場依存性が一様系よりも弱いことを示した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
有機太陽電池の光吸収、電荷分離、電荷輸送の一連の過程を理論的に研究することにより、光電変換効率を上げるための指針を得ることができる。学術的には、電荷対の解離確率が電場に強く依存する事は、最初にOnsagerによって示された。Onsagerが求めたのは点電荷の解離確率であるが、分子性を考慮した厳密解が既に知られている。その結果はOnsagerの結果よりも複雑過ぎるという欠点があった。本研究では、厳密解を用いて数値解を得る際の注意点を明らかにし、誘電率が低い極限で成立する電場依存性を表す簡便な近似解を求めた。誘電率に対する制約があるが、実験の解析やシミュレーションに組み込むことが可能である。
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