自己組織化を利用した有機薄膜太陽電池の界面制御とエネルギー変換効率の向上

2018 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 16K04960
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 薄膜・表面界面物性
• 研究機関: 名古屋工業大学
• 研究代表者: 曽我 哲夫 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (20197007)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2019-03-31
• キーワード: 有機薄膜太陽電池 / 界面制御 / 自己組織化 / エネルギー変換効率

研究成果の概要

半導体デバイスの高性能化には界面の制御が重要である。有機半導体においてもデバイス性能の向上には有機／有機や有機／金属界面の制御が必要であるが、これまで研究例は少ない。特に有機薄膜太陽電池は膜厚が薄いためにエネルギー変換効率は界面の影響を受けやすいが、有機薄膜の界面が太陽電池性能に及ぼす影響はほとんど理解されていない。本研究では、自己組織化現象を利用して、塗布型有機薄膜太陽電池の活性層であるバルクヘテロ構造に電子や正孔をブロックする境界層を形成する手法を確立し、界面が光電変換特性に及ぼす影響を明らかにしながら、有機薄膜太陽電池のエネルギー変換効率を向上させる。

自由記述の分野

電気・電子材料

研究成果の学術的意義や社会的意義

塗布により自己組織化を利用して両面に保護膜を形成し、有機薄膜太陽電池の有機／有機界面を制御しようとする研究は世界的にも例が無く、本研究の学術的な特色となる。本研究ではポリエチレングリコールを用いて有機界面が有機薄膜太陽電池の諸特性に及ぼす影響を明らかすることができた。有機界面が太陽電池の開放電圧、短絡電流、耐久性に及ぼす影響が明らかになり、有機薄膜太陽電池の発電原理を理解するのに必要な情報を得ることができ、将来他の材料を用いた有機太陽電池の変換効率向上や耐久性向上にも貢献できると期待される。