| 研究概要 |
太陽光発電は環境問題の顕在化する近年において地球温暖化対策という観点から大きな注目を集めている。クリーンなエネルギー源として期待される中で、次世代太陽電池の有力候補として有機薄膜太陽電池があげられる。有機薄膜太陽電池は有機材料の半導体的性質を利用しているが、その動作原理は無機半導体と異なり、励起子の電荷分離過程がエネルギー変換効率に大きく影響を及ぼす。
本研究では、CVD法で生成するオクタシアノ金属フタロシアニン(MPc(CN)_8,M:金属)の触糸状の結晶成長に着目した。基板との気・固相反応によりナノロッド構造を制御し、ナノロッドを電荷輸送パスとして励起子拡散に有利な新規バルクヘテロ接合構造をもつ有機薄膜太陽電池を作製することを目的とする。
本年度は、MPc(CN)_8ナノロッド形成条件の検討、及び素子構造の検討と素子の性能評価を行った。
減圧封管中で1,2,4,5-テトラシアノベンゼン(TCNB)と各種基板との反応を試みた。TCNBとKCl単結晶を封管内で加熱することにより緑色のオクタシアノフタロシアニン(K_2Pc(CN)_8)薄膜を得た。K_2Pc(CN)_8は、直径30～100nmの触糸状に成長した。仕込量、反応温度、反応時間を変化させることにより膜厚を100～1000nmの範囲で制御することができた。
KCl上の薄膜を水面剥離し、電界効果トランジスタに実装した。半導体特性の評価により、MPc(CN)_8はゲート電極にaccumulation modeのバイアスを印可したとき変調するn型半導体特性を示した。また、イオン化ポテンシャル測定によりROMOとLUMOを5.8eVおよび4.3eVと決定した。
さらに、素子構造の検討を行い、p型半導体としてPoly[2-methoxy-5-(2-ethylhexyloxy)-1,4-phenylenevinylene](MEH-PPV)を用い、Au/PEDOT:PSS/MEH-PPV/OcPc/AlOx/ITO積層素子を作製した。作製した素子は、擬似太腸光下での光電変換特性の評価により発電することが確認され、n型有機半導体ナノロッドを用いた有機薄膜太陽電池の作製の可能性を示すことができた。
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