研究課題
本研究の目的は、従来のシリコン系太陽電池に代わる、安価で環境にも配慮した、バンドギャップを自由にデザイン可能な14族(C-Si-Ge)系超高効率バルクヘテロ接合自己組織コアシェル量子ドット太陽電池の研究開発を行ない、その原子配列や光起電力機構を量子物理学的手法を用いて解明することである。本年度は以下の5つの新規太陽電池を開発し、その原子レベルのナノ構造・電子状態・光起電力特性に関する知見を得ることができた。①フタロシアニン系逆型有機薄膜太陽電池、②ポリシラン系薄膜太陽電池、③Geナノ粒子導入C60系有機薄膜太陽電池、④ZnO/Cu2O系ヘテロ接合太陽電池、⑤有機無機ハイブリッド薄膜太陽電池アモルファスシリコンを形成する材料としてポリシランを使用し、ホウ素やリンを含む混合溶液をスピンコート法を用いて成膜し、熱処理を行なうことによりpn接合を形成し光起電力を得ることができた。また熱処理温度の違いにより変換効率を向上させることができ、これはポリシランが熱分解しアモルファスを形成し、電荷移動がスムーズに行われ短絡電流密度が上昇したためである。また耐食性電極と酸素透過防止層及び電子輸送層であるTiO2を用いたフタロシアニン系逆型太陽電池を作製し、大気下で高い安定性を得ることができた。バルクヘテロ接合及びナノ粒子・量子ドット界面にて電荷分離が生じ、TiO2もしくはPEDOT-PSS、ITOにキャリア移動し、光起電力を発生する。以上のように種々の太陽電池構造において光吸収率を増加させ短絡電流密度・光電変換効率増加という結果を得た。
24年度が最終年度であるため、記入しない。
すべて 2013 2012 その他
すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 6件) 学会発表 (5件) 図書 (2件) 備考 (1件) 産業財産権 (1件)
Materials Technology
巻: 28 ページ: 21-39
10.1179/1753555712Y.0000000042
Central European Journal of Engineering
巻: 2 ページ: 248-252
DOI:10.2478/s13531-011-0069-7
Materials Sciences and Applications
巻: 3 ページ: 557-561
DOI:10.4236/msa.2012.38079
Advances in Chemical Engineering and Science
巻: 2 ページ: 461-464
DOI:10.4236/aces.2012.24056
Journal of Physics: Conference Series
巻: 352 ページ: 012024-1-9
10.1088/1742-6596/352/1/012024
Materials Science and Engineering: B
巻: 177 ページ: 877-881.
10.1016/j.mseb.2012.03.052
http://www.mat.usp.ac.jp/energy/index.html