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本研究の目的は、有機EL素子や有機太陽電池では、発光面・受光面内における発光・発電に至る素過程でのキャリア挙動がその素子特性に大きく寄与していると考えました。そのため、素子特性評価では素子面内におけるキャリア挙動や劣化現象の解析が必要となります。しかし、その評価手法は確立されていませんでした。そこで、光学的測定手法と電気的測定手法の利点を兼ね備えたキャリア挙動の測定手法を提案し、有機EL素子や有機太陽電池の面内におけるキャリア挙動の測定と解析、素子劣化の要因を探ることを目的としました。
平成27年度から平成28年度では、光学的測定と電気的測定を組合せたレーザービーム誘起電流(LBIC)測定装置の構築を行いました。キセノンランプとモノクロメータ及び対物レンズを利用することで任意の波長の光を素子面内にスポット状に照射します。そして、素子の両電極にピコアンメータを接続し、光照射時に流れる光電流を測定しました。また、光電流分布測定は、XYステージを駆動させることで可能です。
研究期間の最終年度である平成29年度では、p型及びn型有機半導体材料としてPentaceneとC60の接合界面を励起子の電荷分離の場として活用する二層積層有機太陽電池について、Pentacene層とC60層の膜厚構成を変化させた場合の電流電圧特性や電力特性を測定しました。その結果、Pentacene層が厚い場合、または、C60層が薄い場合により高い電力を得られることが分かりました。その要因について、照射光波長を変えたLBIC測定による光電流分布測定から各有機層での励起子拡散長が電力変換効率への大きな寄与を示すことを明らかに致しました。
平成28年度までの研究の成果として、国際学会や国内学会での発表、電気学会論文誌への掲載が有ります。また、最終年度に実施した研究内容は2018年6月の国際学会で発表予定です。
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