| 研究課題/領域番号 |
19K22175
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| 研究種目 |
挑戦的研究(萌芽)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
中区分32:物理化学、機能物性化学およびその関連分野
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| 研究機関 | 分子科学研究所 |
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研究代表者 |
平本 昌宏 分子科学研究所, 物質分子科学研究領域, 教授 (20208854)
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| 研究分担者 |
伊澤 誠一郎 分子科学研究所, 物質分子科学研究領域, 助教 (60779809)
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| 研究期間 (年度) |
2019-06-28 – 2021-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2020年度)
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| 配分額 *注記 |
6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円)
2020年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
2019年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
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| キーワード | 有機太陽電池 / ドーピング有機単結晶 / 長距離励起子拡散距離 / ルブレン単結晶 / バルクヘテロ接合 / ドナー／アクセプター接合 / 水平接合 / 無輻射再結合 / ドーピング / 有機単結晶ウェハー / 面抵抗 / 水平接合長さ / 拡散距離 / トラップ誘起無輻射再結合 / 長距離励起子拡散 / pnホモ接合 / 内蔵電界集中 / 単一有機半導体 / 活性化エネルギー / 励起子拡散距離 / 励起子解離 / 新原理太陽電池 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
有機単結晶は、マイクロメータに及ぶ長い励起子拡散、ドーピングによるpnホモ接合近傍への分子レベル内蔵電界集中による励起子解離、低抵抗分子結晶ウェハー作製によるキャリア収集が可能になり、ドーピング有機単結晶ウェハーを用いれば、バルクヘテロ接合が不必要な、新原理太陽電池の実現可能性が見えてきた。本研究では、「ドーピング有機単結晶ウェハーを用いた新原理太陽電池」を作製し、バルクヘテロ接合がなくても実用的な効率が得られることを実証する。
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| 研究成果の概要 |
ドーピングルブレン単結晶ウェハー基板を用いた新原理有機太陽電池の動作に成功した。ルブレン単結晶基板の長距離励起子拡散距離（2.7ミクロン）を利用して、励起子収集効率47%を達成できた。また、キャリアを水平方向に取り出す「水平接合」という新しいコンセプトを提案し、水平接合長さ依存性を評価し、1.8 cm というマクロな距離での動作に成功した。
これらのセル構造によって、バルクヘテロ接合が不必要にでき、有機太陽電池の新原理を提案できた。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
有機太陽電池は、ドナー性とアクセプター性の有機半導体を混合するバルクヘテロ接合が主流となっているが、正負キャリアを電極に取り出すナノ構造制御の方法が未だ確立されていない。本研究の成果は、以上の問題を持つバルクヘテロ接合を不要にし、将来の有機太陽電池の新しい発展の道筋を提案するもので、学問的に非常に意義が大きい。
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