| 研究課題/領域番号 |
17K19110
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| 研究機関 | 分子科学研究所 |
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研究代表者 |
平本 昌宏 分子科学研究所, 物質分子科学研究領域, 教授 (20208854)
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| 研究期間 (年度) |
2017-06-30 – 2019-03-31
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| キーワード | 超バルクヘテロ接合 / 超高速移動度 / 飛程 / 超格子 / キャリア横取り出し / 有機太陽電池 / バンド伝導 |
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| 研究実績の概要 |
本研究は、光生成キャリアを横方向に取り出すことのできる超格子構造（超バルクヘテロ接合）によって、これまで有機太陽電池に必須とされてきたドナー性とアクセプター性の有機半導体分子のブレンド接合（バルクヘテロ接合）を必要としない、これまでにない有機太陽電池を実現することを目的とする。キャリアを横取り出しするには、基板に平行な方向のキャリア飛程をミリメータオーダーにする必要がある。キャリア飛程は、キャリアの移動度と寿命の積で表されるため、移動度の非常に大きな有機半導体分子を用いた。今年度、ホールに対する超高速移動度を示すバンド伝導性有機半導体(C8-BTBT)を用いて、ホールの飛程を実測し、0.4 mmというこれまでの常識を超えた飛程を観測できた。同様に、電子に対する超高速移動度を示す有機半導体(C8-PTCDI)を用いて、電子の飛程を実測し、0.2 mmという値を観測した。飛程から計算した電界強度は100 V/cm以下で、通常の縦型有機太陽電池の1000分の１という、これまでには考えられなかった電界強度で有機太陽電池を動作できることを意味している。この結果は、サファイア基板を用いることで、蒸着有機半導体分子を結晶化できたことで、初めて達成できた。２つの半導体を交互積層しても、双方が高い結晶性を保っていることを、低角X線測定で確認した。この２つの有機半導体を交互積層して超格子構造とすれば、本研究の目的である、超バルクヘテロ接合有機太陽電池を作製できる。このように、本年度、超バルクヘテロ接合の基本技術を確立できた。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
1: 当初の計画以上に進展している
理由
本研究の目的を達成するための基本技術である、ミリメータオーダーのキャリア飛程を、電子、ホールの両方に対して実現でき、超バルクヘテロ接合の基本技術を確立できたため。現在、この２つの有機半導体の超格子構造を作製中である。
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| 今後の研究の推進方策 |
ミリーメータオーダーの飛程を有する２種の有機半導体の超格子構造を作製し、層数を増大、すなわち、各層膜厚を減少させ、励起子収集効率を100%に近づけ、また、キャリア横取り出し効率を100%に近づけて、超バルクヘテロ接合のコンセプトを実証する。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
順調に節約できたため次年度の超格子作製およびその評価に利用。
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