2018 年度研究成果報告書

有機光電変換デバイスの微視的評価法の確立

研究課題

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研究課題/領域番号	15H02023
研究種目	基盤研究(A)
配分区分	補助金
応募区分	一般
研究分野	薄膜・表面界面物性
研究機関	筑波大学
研究代表者	武内修筑波大学, 数理物質系, 准教授 (20361321)
研究期間 (年度)	2015-04-01 – 2019-03-31
キーワード	走査プローブ顕微鏡 / 太陽電池
研究成果の概要	有機薄膜太陽電池に光を照射した際に生成される光キャリアを走査トンネル顕微鏡により収集することにより、ナノメートルの分解能で太陽電池内の性能分布を可視化する手法を開発した。この「光変調トンネル分光法」を用いることで、太陽電池の局所IV特性およびその光強度依存性を取得できる。デバイス全体のIV特性に比べると局所IV特性には試料の内部抵抗の影響が強く表れることを指摘すると共に、局所IV特性からデバイス物性（局所光キャリア生成量および局所光起電力）を読み取るための指針を与えた。さらに太陽電池内における局所光キャリア寿命の空間分布を得るため、パルスレーザーを用いた新たな時間分解STM装置を考案した。
自由記述の分野	物理工学
研究成果の学術的意義や社会的意義	製造の省力化・省コスト化のため、最新の太陽電池はアモルファスや多結晶のような不均一構造を持つことが多く、デバイス内には高性能な部分と低性能な部分とが混在している。局所性能を測定可能な顕微鏡はそのような複雑なデバイスの動作を理解し、さらなる高効率化を目指すために特に有用である。本研究は光変調トンネル分光法により局所性能を評価可能であることを示しただけでなく、得られる結果をどのように解釈すれば局所性能を決める重要な物理パラメータを取り出せるかという指標を与えるものである。また光キャリア寿命という別のパラメータを計測するための時間分解トンネル顕微鏡の開発も行った。