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2013 年度 実施状況報告書

14族系DA相互浸透接合中間バンド型自己組織量子ドット太陽電池開発と光起電力機構

研究課題

研究課題/領域番号 25420760
研究種目

基盤研究(C)

研究機関滋賀県立大学

研究代表者

奥 健夫  滋賀県立大学, 工学部, 教授 (30221849)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2016-03-31
キーワード太陽電池材料 / ドナーアクセプター / 相互浸透型 / 14族 / 光起電力 / 自己組織 / 量子ドット
研究概要

第三世代太陽電池の研究開発にあたり、幅広い学際的なバックグラウンドを持つ研究者を結集した。平成25年度は、太陽電池材料の新規合成プロセスの開発に重点を置き、同時に電気特性・光学特性評価も行いながら、デバイス構造評価を行った。主な成果は以下のとおりにまとめられる。
①相互浸透型ポリシラン系太陽電池の形成と微細構造解析、②反射防止膜形成球状Si太陽電池の微細構造と物性評価、③PCBM:フタロシアニン系太陽電池の作製と光起電力効果、④ZnTPP:C60系太陽電池へのGe系ドット導入効果
具体的には、第一原理分子軌道法による構造・電子状態予測を行い、物質デザイン・研究詳細指針を設定した。また熱力学計算による合成プロセス予測も加味しながら、高効率太陽電池の新規合成プロセスを検討した。またGe系溶液を使用することにより14族系ドットを分散させたDA相互浸透構造有機薄膜太陽電池を形成し効率上昇に成功した。量子ドットバルクヘテロ構造中の励起子分離により光起電力効果が向上したと考えられる。

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

14族系ドットを導入したDA相互浸透接合太陽電池の形成を実際に行い、微細構造解析・部物性評価を行い光起電力機構を考察し、今後の研究指針を得た。具体的には、相互浸透型ポリシラン系太陽電池の形成と微細構造解析、反射防止膜形成球状Si太陽電池の微細構造と物性評価等の実施、PCBM:フタロシアニン系太陽電池の作製と光起電力効果、ZnTPP:C60系太陽電池へのGe系ドット導入効果等を明らかにした。研究論文も10報、学会発表等も8件とおおむね順調に進展している。

今後の研究の推進方策

平成26年度には、より詳細な電子構造・原子構造の実験的・理論的解明を行う。特に中間バンド構造の形成と自己組織量子ドットの制御への試みを行っていき、新たなる材料設計指針を構築していく。特に平成25年度のポリシラン系太陽電池、反射防止膜形成球状Si太陽電池、PCBM:フタロシアニン系太陽電池等に加えて、有機無機複合型太陽電池の形成も目指し、量子ドット等の導入も試みる。

次年度の研究費の使用計画

旅費、人件費等は、予定程度には使用しなかったため、次年度へと繰り越させていただいた。
平成26年度の計画に記載したように、新しいタイプの有機無機複合型太陽電池形成のための試薬購入等に、充当させていただく予定である。

  • 研究成果

    (19件)

すべて 2014 2013

すべて 雑誌論文 (10件) (うち査読あり 10件) 学会発表 (8件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Effects of germanium tetrabromide addition to zinc tetraphenyl porphyrin / fullerene bulk heterojunction solar cells2014

    • 著者名/発表者名
      A. Suzuki, K. Nishimura and T. Oku
    • 雑誌名

      Electronics

      巻: 3 ページ: 112-121

    • DOI

      10.3390/electronics3010112

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Microstructures and photovoltaic properties of Zn(Al)O/Cu2O-based solar cells prepared by spin-coating and electrodeposition2014

    • 著者名/発表者名
      T. Oku, T. Yamada, K. Fujimoto and T. Akiyama
    • 雑誌名

      Coatings

      巻: 4 ページ: 203-213

    • DOI

      10.3390/coatings4020203

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Microstructures and photovoltaic properties of polysilane-based solar cells2013

    • 著者名/発表者名
      T. Oku, J. Nakagawa, M. Iwase, A. Kawashima, K. Yoshida, A. Suzuki, T. Akiyama, K. Tokumitsu, M. Yamada and M. Nakamura
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 52 ページ: 04CR07-1-5

    • DOI

      10.7567/JJAP.52.04CR07

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Fabrication and characterization of PCBM:P3HT bulk heterojunction solar cells doped with silicon naphthalocyanine2013

    • 著者名/発表者名
      T. Oku, K. Yoshida, A. Suzuki, T. Akiyama and Y. YamasakiT
    • 雑誌名

      Physica Status Solidi C

      巻: 10 ページ: -1839

    • DOI

      10.1002/pssc.201300369

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Microstructure analysis and properties of spherical silicon solar cells with anti-reflection thin films2013

    • 著者名/発表者名
      T. Oku, M. Kanayama, T. Akiyama, Y. Kanamori and M. Murozono
    • 雑誌名

      Physica Status Solidi C

      巻: 10 ページ: 1840-1843

    • DOI

      10.1002/pssc.201300372

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effects of phosphorus addition to poly-methyl-phenyl-silane based photovoltaic devices2013

    • 著者名/発表者名
      . Oku, J. Nakagawa, A. Suzuki, T. Akiyama, M. Yamada, S. Fukunishi, K. Kohno and M. Sasaki
    • 雑誌名

      Physica Status Solidi C

      巻: 10 ページ: 1832-18351836

    • DOI

      10.1002/pssc.201300368

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Fabrication and characterization of polysilane: PCBM bulk heterojunction solar cells2013

    • 著者名/発表者名
      K. Yoshida, T. Oku, A. Suzuki, T. Akiyama, K. Tokumitsu, M. Nakamura, M. Yamada
    • 雑誌名

      Central European Journal of Engineering

      巻: 3 ページ: 165-169

    • DOI

      10.2478/s13531-012-0057-6

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Fabrication and characterization of fullerene-based solar cells containing phthalocyanine and naphthalocyanine dimers2013

    • 著者名/発表者名
      A. Takeda, T. Oku, A. Suzuki, T. Akiyama, Y. Yamasaki
    • 雑誌名

      Synthetic Metals

      巻: 177 ページ: 48–51

    • DOI

      10.1016/j.synthmet.2013.06.011

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Fabrication and characterization of ZnO/Cu2O solar cells prepared by electrodeposition2013

    • 著者名/発表者名
      K. Fujimoto, T. Oku and T. Akiyama
    • 雑誌名

      Applied Physics Express

      巻: 6 ページ: 086503-1-3

    • DOI

      10.7567/APEX.6.086503

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Fabrication and characterization of PCBM:P3HT bulk heterojunction solar cells doped with germanium phthalocyanine or germanium naphthalocyanine2013

    • 著者名/発表者名
      K. Yoshida, T. Oku, A. Suzuki, T. Akiyama, Y. Yamasaki
    • 雑誌名

      Materials Sciences and Applications

      巻: 4 ページ: 1-5

    • DOI

      10.4236/msa.2013.44A001

    • 査読あり
  • [学会発表] Fabrication, nanostructures and photovoltaic properties of organic thin film solar cells with inverted structures2013

    • 著者名/発表者名
      T. Oku, A. Suzuki, and T. Akiyama
    • 学会等名
      The 8th General Meeting of Asian Consortium on Computational Materials Science - Virtual Organization, Abstract book PS-13.
    • 発表場所
      Sendai
    • 年月日
      20131107-20131109
  • [学会発表] Fabrication and characterization of thin film organic solar cells2013

    • 著者名/発表者名
      T. Oku, A. Suzuki, and T. Akiyama
    • 学会等名
      12th International Conference on Atomically Controlled Surfaces, Interfaces and Nanostructures, Abstract Book P. 246.
    • 発表場所
      Tsukuba
    • 年月日
      20131104-20131108
  • [学会発表] Fabrication, nanostructures and photovoltaic properties of organic solar cells2013

    • 著者名/発表者名
      T. Oku, A. Suzuki, T. Akiyama
    • 学会等名
      8th International Conference on Surfaces, Coatings and Nanostructured Materials, Abstract Book P. 271.
    • 発表場所
      Granada, Spain
    • 年月日
      20130922-20130925
  • [学会発表] Fabrication and characterization of organic solar cells using phthalocyanine and naphthalocyanine with inverted structures2013

    • 著者名/発表者名
      T. Oku, K. Yoshida, A. Suzuki, T. Akiyama and Y. Yamasaki
    • 学会等名
      2013 JSAP-MRS Joint Symposia, Abstract JSAP-MRS-H-041.
    • 発表場所
      Kyoto
    • 年月日
      20130916-20130919
  • [学会発表] Effects of phosphorus addition to polysilane thin films and the application to photovoltaic devices2013

    • 著者名/発表者名
      T. Oku, J. Nakagawa, A. Suzuki, T. Akiyama, M. Yamada, S. Fukunishi and K. Kohno
    • 学会等名
      Asia-Pacific Conference on Green Technology with Silicides and Related Materials 2013 Abstract Book, 28-P25.
    • 発表場所
      Tsukuba
    • 年月日
      20130727-20130729
  • [学会発表] Fabrication and photovoltaic properties of silicon naphthalocyanine-based solar cells2013

    • 著者名/発表者名
      T. Oku, K. Yoshida, S. Hori, A. Suzuki, T. Akiyama, Y. Yamasaki
    • 学会等名
      Asia-Pacific Conference on Green Technology with Silicides and Related Materials 2013 Abstract Book, 28-P26.
    • 発表場所
      Tsukuba
    • 年月日
      20130727-20130729
  • [学会発表] Microstructure analysis and properties of spherical silicon solar cells with anti-reflection thin films2013

    • 著者名/発表者名
      T. Oku, M. Kanayama, T. Akiyama, Y. Kanamori, M. Murozono
    • 学会等名
      Asia-Pacific Conference on Green Technology with Silicides and Related Materials 2013, Abstract Book, 28-P27.
    • 発表場所
      Tsukuba
    • 年月日
      20130727-20130729
  • [学会発表] Fabrication and characterization of organic solar cells using phthalocyanines and naphthalocyanine with inverted structures2013

    • 著者名/発表者名
      T. Oku, K. Yoshida, S. Hori, A. Suzuki, T. Akiyama and Y. Yamasaki
    • 学会等名
      Ninth International Workshop on Supramolecular Nanoscience of Chemically Programmed Pigments (SNCPP 13) 2013, Abstracts P-22.
    • 発表場所
      Kusatsu, Shiga
    • 年月日
      20130628-20130630
  • [図書] Advances in Materials Science Research Vol. 16, Fabrication and characterization of C60-based solar cells with phthalocyanine, poly-vinylcarbazole and germanium bromide, T. Oku and A. Suzuki, pp. 301-312.2013

    • 著者名/発表者名
      Maryann C. Wythers
    • 総ページ数
      325
    • 出版者
      Nova Science Publishers

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公開日: 2015-05-28  

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