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2017 年度 実績報告書

可溶性フタロシアニンを用いた塗布型有機薄膜太陽電池の膜内結晶性制御による高効率化

研究課題

研究課題/領域番号 15K04651
研究機関島根大学

研究代表者

広光 一郎  島根大学, 総合理工学研究科, 教授 (40199138)

研究分担者 半田 真  島根大学, 総合理工学研究科, 教授 (70208700)
池上 崇久  島根大学, 総合理工学研究科, 准教授 (00379033)
研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2018-03-31
キーワード塗布型有機薄膜太陽電池 / 可溶性フタロシアニン
研究実績の概要

可溶性亜鉛フタロシアニン(ZnPc-TB)をドナー材料に用いた逆構造型太陽電池の光電変換特性を調べ,以下の結果を得た。
ZnPc-TB層とITOの間に挿入層を入れた太陽電池に加え,ドナー・アクセプターバルクヘテロ接合型太陽電池を作製し,光起電力特性を調べた。その結果,ZnPc-TBとITOの間にZnO薄膜を挿入した逆構造型太陽電池(ITO/ZnO/ZnPc-TB/CuI/Ag)においては,8.4×10^{-3}%のエネルギー変換効率であったが,光電流アクションスペクトル測定より,従来型構造を持つ太陽電池と比べてZnPc-TBの光電流生成への寄与が増大したことが確認された。また,ZnPc-TB:ZnOバルクヘテロ接合型太陽電池(ITO/ZnO/ZnPc-TB:ZnO/CuI/Ag)では,1.5×10^{-2}%の変換効率を示し,ZnPc-TBのQ帯において約7.8%の外部量子効率(EQE)が得られた。さらに変換効率を向上させるため,ZnPc-TB:PCBMバルクヘテロ接合型太陽電池(ITO/ZnO/ZnPc-TB:PCBM:MoO3/Ag)を作製し,その特性評価を行った。アクションスペクトル測定及び光電流―電圧測定の結果,ZnPc-TB:ZnO混合膜を用いた場合と比べて可視域でのEQEが向上し,3.7×10^{-2}%の変換効率が得られた。
また,ZnPc-TB:PCBMを溶解させる溶媒をクロロホルム(CF),CF:クロロベンゼン(CB)(体積比3:1),ジクロロメタン(DM)に変えたときの光起電力特性への影響を調べた。その結果,CF,CFとCBの混合溶媒,DMを用いた場合での変換効率はそれぞれ,2.3×10^{-2}%,3.9×10^{-2}%,4.5×10^{-2}%となり,DMを用いて作製した素子が最も高い変換効率を与えることがわかった。

  • 研究成果

    (13件)

すべて 2018 2017 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 2件、 招待講演 1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Organic photovoltaic cells with onion-like carbon thin films as hole collection layers2018

    • 著者名/発表者名
      H. Mizuno, K. Nagano, S. Tomita, H. Yanagi, I. Hiromitsu
    • 雑誌名

      Thin Solid Films

      巻: 654 ページ: 69-76

    • DOI

      https://doi.org/10.1016/j.tsf.2018.03.074

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Enhanced photoluminescence by excitation energy transfer in thin films consisting of fluorescent conjugated polymer and porphyrin2018

    • 著者名/発表者名
      H. Mizuno, S. Nasu, K. Kitamura, T. Aoki-Matsumoto, A. Fujita, Y. Fujita, I. Hiromitsu
    • 雑誌名

      Thin Solid Films

      巻: 653 ページ: 136-142

    • DOI

      https://doi.org/10.1016/j.tsf.2018.03.008

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Photoconversion Characteristics of Zinc Phthalocyanine-Based Thin Film Photovoltaics2017

    • 著者名/発表者名
      H. Mizuno, T. Tsutsui, K. Nagano, I. Hiromitsu
    • 雑誌名

      第14回日中国際学術セミナー論文集

      巻: 無 ページ: 179-190

  • [学会発表] オニオンライクカーボンをホール収集層に用いた低分子有機薄膜太陽電池の特性評価2018

    • 著者名/発表者名
      水野 斎,湯浅 泰之,冨田 知志,柳 久雄,広光 一郎
    • 学会等名
      第65回応用物理学会春季学術講演会
  • [学会発表] 無機ナノシート/色素分子複合薄膜を含有するマイクロキャビティの作製とその光学特性2018

    • 著者名/発表者名
      水野 斎,藤村 卓也,笹井 亮,広光 一郎
    • 学会等名
      第65回応用物理学会春季学術講演会
  • [学会発表] Influence of Onion-Like Carbon Layers on the Photovoltaic Properties in Zinc Phthalocyanine-Based Solar Cells2017

    • 著者名/発表者名
      H. Mizuno, S. Tomita, H. Yanagi, I. Hiromitsu
    • 学会等名
      18th International Union of Materials Research Societies International Conference in Asia (IUMRS-ICA 2017)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 導電性高分子:ポルフィリン混合膜を活性層に用いた光共振器の光学特性2017

    • 著者名/発表者名
      那須 俊佑,水野 斎,青木 珠緒,広光 一郎
    • 学会等名
      応用物理・物理系学会中国四国支部 合同学術講演会
  • [学会発表] Photovoltaic Properties of Inverted-Type Hybrid Solar Cells Using a Soluble Zinc Phthalocyanine2017

    • 著者名/発表者名
      H. Mizuno, T. Tsutsui, I. Hiromitsu
    • 学会等名
      5th NANO TODAY CONFERENCE
    • 国際学会
  • [学会発表] 有機薄膜太陽電池の光電変換特性に及ぼすカーボンオニオンの著しい影響2017

    • 著者名/発表者名
      水野 斎,長野 和基,三輪 涼太,冨田 知志,柳 久雄,広光 一郎
    • 学会等名
      ナノ学会第15回大会
  • [学会発表] P3HT/PCBMナノ粒子を用いた逆型有機薄膜太陽電池の特性評価2017

    • 著者名/発表者名
      樋口 進哉,水野 斎,広光 一郎
    • 学会等名
      ナノ学会第15回大会
  • [学会発表] 有機溶媒分散PEDOTをホール輸送層に用いた逆型ペロブスカイト太陽電池の光電変換特性2017

    • 著者名/発表者名
      中村 昇太, 水野 斎, 広光 一郎
    • 学会等名
      [10]ナノ学会第15回大会
  • [学会発表] 可溶性亜鉛フタロシアニンを用いた逆構造型バルクヘテロ接合型太陽電池2017

    • 著者名/発表者名
      筒井 猛壮,水野 斎,広光 一郎
    • 学会等名
      ナノ学会第15回大会
  • [備考] 島根大学総合理工学部物質科学科物理分野 広光・水野研究室

    • URL

      http://www.phys.shimane-u.ac.jp/hiromitsu_lab/

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公開日: 2018-12-17  

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