| 研究課題/領域番号 |
25871029
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| 研究機関 | 小山工業高等専門学校 |
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研究代表者 |
加藤 岳仁 小山工業高等専門学校, 機械工学科, 講師 (90590125)
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| 研究期間 (年度) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| キーワード | 有機太陽電池 / 有機薄膜太陽電池 / 色素増感太陽電池 / 酸化物半導体 / 金属アルコキシド / 全塗布型太陽電池 / フラーレン代替 |
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| 研究実績の概要 |
有機薄膜太陽電池と色素増感型太陽電池の特徴を複合させた低コスト、且つ高透過性の全塗布型有機無機薄膜太陽電池の開発を目的とした。昨年度は酸化物半導体プリカーサーを用いて発電/電荷輸送層の相分離構造制御を発電層形成用インク主成分である溶媒のSP値を指標として行い、高SP値の溶媒を用いることにより低SP値溶媒を用いた場合に比べ、太陽電池素子の短絡電流密度が大幅に増加することを示した。本年度は更なる高効率化を目指し、酸化物半導体プリカーサーの分子構造に着目し、電荷分離及び電荷輸送に最適な発電層形成を目指した。酸化物半導体前駆体として異なる分子構造を有した4種類のチタンアルコキシドを用いて分子構造が相分離構造に与える影響を検証した。その結果、特にチタニウムイソプロポキシドとチタニウムエトキサイドを用いた場合に高いJscを得ることができた。チタニウムブトキシドポリマー及びチタニウムブトキシドを用いた場合に比べ、電荷分離及び電荷輸送に適した微細で且つ共連続な相分離構造が形成されていることがSEMの観察結果より明らかになった。最も高い発電特性を得たチタニウムイソプロポキシドと一般的な電子アクセプターとして用いられているフラーレン誘導体（C60PCBM）においてそれらの太陽電池特性の比較を行った結果、有機電極を用いた全塗布型の素子において、ほぼ同等の短絡電流密度を得ることができた。更に、発電層中バルクでの電子輸送能の改善を目的とし、TiO2微粒子の添加を行った結果、短絡電流密度の改善が認められた。今後は微粒子の添加量や添加する微粒子の分散に用いる分散剤の検討を行い、電子輸送能の改善による更なる発電効率の向上を目指す。
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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
当初の計画通り、酸化物半導体プリカーサーを電子アクセプターとした有機無機ハイブリッド発電層において、その電荷分離機能を確認することができ、本年度は昨年度に引き続き、相分離構造制御による発電効率の向上と電子輸送能の改善による短絡電流密度の改善を実施した。相分離構造制御においては、酸化物半導体プリカーサーの分子構造による影響を確認し、高効率化の可能性を示した。また、電子輸送能の向上を目指した検討ではn型半導体微粒子の添加により、その有効性を示した。従って本研究は当初の計画に対し、概ね順調に進展していると言える。
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| 今後の研究の推進方策 |
今後は引き続き、チタンアルコキシドの加水分解の制御や添加剤の利用による発電層の電子輸送能の改善を行い、更なる発電効率の向上を目指す。特に発電層中バルクでの電子輸送能の改善を目的とし、TiO2微粒子の添加量及び微粒子の分散に用いる最適な分散剤の検討を実施する。更に相互浸透型界面の構築による陰極バッファー層の導入及び陽極バッファー層の選定による高効率化を行う。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
平成26年度の研究計画遂行に係る費用として計上した物品費が研究代表者所属機関経費で賄うことができたため、次年度に繰り越して使用することとした。
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| 次年度使用額の使用計画 |
平成27年度の研究計画遂行に係る費用の物品費として有効利用する。
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