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近年盛んに開発が進む共役高分子は、半導体としての電子特性と高分子本来の優れた成形加工性をあわせ持つことから、次世代エレクトロニクスの基幹材料として様々な薄膜デバイスへの応用が検討されている。なかでも、電子ドナー（正孔輸送）性、電子アクセプタ（電子輸送）性を有する共役高分子のブレンド膜を発電層に用いる高分子薄膜太陽電池は、印刷技術を使って、低コスト・低環境負荷で、高速大量生産が可能な太陽電池として期待されており、エネルギー変換効率の向上が強く望まれている。
本研究では、電子ドナー性、電子アクセプタ性共役高分子の二成分ブレンド膜を発電層に用いる従来型素子のエネルギー変換効率を向上する手段として、共役高分子の三成分ブレンド膜を用いた三元系高分子薄膜太陽電池を設計しその発電原理の解明を行う。この目的を達成するために光照射型電流計測原子間力顕微鏡(PC-AFM)の計測系を立ち上げ、局所電流-電圧特性の評価にかかわる測定条件の最適化を進めた。その結果、三元系高分子薄膜太陽電池における光電流をナノメートルスケールで計測しその空間分布を可視化することに成功した。次に、ドナー材料、アクセプター材料の種類や製膜条件等を変えながら作製した素子に対して、マクロスケールでの性能評価とPC-AFM測定とを同時に進め両結果の相関を議論した。その結果、光電流や光起電力、曲線因子といった素子性能を決定する諸特性の発現機構について知見を得ることができた。
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