| 研究概要 |
本研究では,金属表面における表面プラズモン(SP)励起を利用して,有機層への光吸収を増大させることにより,従来の数倍の効率を有する有機太陽電池を開発するために基礎的研究を行った。作製した有機太陽電池の構造は,プリズム/A1薄膜/色素LB膜/Ag薄膜(タイプ1)のクレッチマン配置とブリズム/MgF_2薄膜/A1薄膜/色素LB膜/Ag薄膜(タイプ2)のクレッチマン配置とオットー配置を併せ持っ構造の2種類である。有機色素分子としては,光電変換材料として良く知られたメロシアニンやスクアリリウムを用いた。そして,全反射減衰(ATR)法による特性評価と短絡光電流特性の測定を種々のレーザ光波長を用いて行った。その結果,タイプ1の素子ではAg薄膜/空気界面でSPが共鳴励起され,タイプ2の素子ではMgF_2薄膜/A1薄膜界面及びAg薄膜/空気界面でSPが共鳴励起した特性が観測された。そして,このATR特性の二つの共鳴角度に対応して,短絡光電流も増大していることがわかった。この光電流の増大は,SP励起による金属電極からの光電子放出の増大が原因ではなく,励起されたSPが色素LB膜層で発生するキャリア数を増大させたことによるものと考えられた。また,この特性は測定波長により異なり,会合体の形成等による分子凝集状態に伴う光電流の量子効率の変化によると考えられた。また測定結果から,各層における光吸収の理論計算も行い,本研究の素子はSP励起を行わない通常の素子に比べて数倍の光吸収の増大を示すことが確認された。今後,さらに有機分子の凝集状態や配向性の制御や,有機多層構造及び電極金属と有機層界面の構造制御を行えば,高効率の太陽電池の開発が可能と考えられる、
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