| 研究課題/領域番号 |
19K21129
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| 補助金の研究課題番号 |
18H05979 (2018)
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| 研究種目 |
研究活動スタート支援
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| 配分区分 | 基金 (2019)
補助金 (2018) |
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| 審査区分 |
0501:物理化学、機能物性化学、有機化学、高分子、有機材料、生体分子化学およびその関連分野
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| 研究機関 | 広島大学 |
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研究代表者 |
斎藤 慎彦 広島大学, 工学研究科, 助教 (10756315)
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| 研究期間 (年度) |
2018-08-24 – 2020-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2019年度)
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| 配分額 *注記 |
2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
2019年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2018年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
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| キーワード | Semiconducting Polymer / Organic Photocoltaic / Organic Semiconductor / Solar Cell / 有機太陽電池 / n型材料 / 半導体ポリマー / 三元系 / 界面制御 / 有機薄膜太陽電池 / エネルギーロス |
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| 研究開始時の研究の概要 |
有機薄膜太陽電池は次世代太陽電池として研究開発が行われている。添加型太陽電池は従来のp型材料とn型材料の二種に少量のp型もしくはn型の第三成分材料を添加することで効果的に発電させることができる。添加型の太陽電池の報告例は非常に少なく、未開拓の分野であるが高効率となる可能性を秘めている。本研究では、これまで研究開発を行なってきた結晶性p型半導体ポリマーとPCBMを用いた二元系に第三成分n型材料を添加すると一部の第三成分材料がポリマーとPCBMの界面に偏在することを足がかりに、新規の第三成分n型材料を開発し、添加型太陽電池の高効率化と第三成分n型材料の分子設計指針を得ることを目的とする。
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| 研究成果の概要 |
高結晶性半導体ポリマーPTzBTとn型材料PCBMをホストとして少量（6wt%）の第3成分材料を添加した少量添加型太陽電池は従来のPTzBT/PCBM系素子に比べて大幅に変換効率が向上した。中でも第3成分材料としてITICを用いた場合は従来の7.5%から11%近くまで効率が向上した。また、第3成分は少量添加であるにもかかわらず、第3成分の吸収帯の外部量子収率はPTzBTとほぼ同等の効率を示した。また、活性層の膜厚は370 nmと従来のPTzBT/PCBM系素子よりも厚い膜厚で最高効率を示すことが明らかとなった。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
従来の有機薄膜太陽電池はp型とn型の二種の材料で活性層を構成するが、本研究では三種類の材料を用いることで幅広い波長の光を吸収して発電させることで光電変換効率の向上を達成した。特に第3成分に使用する量が非常に少なくて住むため、高価な材料を用いた場合でも少量しか用いなくて良いため、低コストで高効率な太陽電池を作製する上で非常に有効である。また、第3成分を変えることで発電させたい波長を可視光から近赤外光まで様々な波長の光を吸収して発電させることができるため、非常に興味深いと考えられる。
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