| 研究課題/領域番号 |
18K04929
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| 研究機関 | 近畿大学 |
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研究代表者 |
田中 仙君 近畿大学, 理工学部, 准教授 (20397855)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| キーワード | 有機薄膜太陽電池 / 透明太陽電池 |
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| 研究実績の概要 |
本研究では、可視光領域の光吸収を極力抑えた高効率な透明有機薄膜太陽電池の開発を目的としている。このためには、有機層の高い可視光透過性と高エネルギー変換効率という相反する要求を両立させることが必要となる。そこで、発電層に3元混合層（ベースとなるバルクヘテロ型有機半導体層に対して適切な分子をドーピングした層）を用いる手法に取り組んでいる。当該年度は3元混合層のベースとなるバルクヘテロ層の最適化、バルクヘテロ層上への透明電極形成技術の確立、および、ドーピングによって期待される効果を確認するための測定装置開発を進めた。
まず、ベースとなるバルクヘテロ層に関しては、いくつかの低バンドギャップポリマーの組み合わせについて、上部に金属電極を用いた不透明太陽電池を作製し、光透過率とエネルギー変換効率の関係について検討を行った。その結果、透過率を確保するために100 nm以下の膜厚とした場合でも、ある程度のエネルギー変換効率を維持できることが確認できた。ただし、上部に透明電極を形成する場合には、50 nm以下の膜厚の素子作製は非常に困難を伴った（歩留まりが大幅に低下した）。また、当初の予定では、上部透明電極としてカーボンナノチューブシートを用いる予定であったが、形成過程における120 ℃程度の加熱によって、大幅に性能が劣化してしまう発電層があった。これらの結果をもとに、次年度はドーピング効果についての検証、および上部透明電極の形成方法の見直しを行っていく予定である。また、装置開発についても、必要となる装置の導入及び動作確認を実施し、目的通りの性能を発揮できる見込みであることがわかった。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
当該年度の当初の目標は、低バンドギャップポリマーのみで、エネルギー変換効率3％、可視光透過率60%以上の透明太陽電池の作製すること、およびドーピング効果検証のための測定システムの完成であった。数値目標については、目標が未達（現在のところ、エネルギー変換効率は2%、可視光透過率33%）となったが、3元混合層のベースとなるバルクヘテロ層用材料の選定はおおむねめどがついた。また、測定装置開発については、ほぼ当初の予定通りに進捗している。上部電極形成法については、若干の見直しが必要となることが予想される。
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| 今後の研究の推進方策 |
有機層の作製条件の最適化について引き続き検討していく。バルクヘテロ層へのドーパント効果については、整備した測定装置を用いて、当初の期待通りの効果が挙げられるかの検証を進めていく。また、上部透明電極の形成手法の確立については、カーボンナノチューブ以外の材料についても検討を行うことも視野に入れて進めていく。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
薬品の効率的な使用などで若干の残額が生じた。次年度で有効に活用する予定である。
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