| 研究課題/領域番号 |
26390048
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| 研究機関 | 近畿大学 |
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研究代表者 |
田中 仙君 近畿大学, 理工学部, 講師 (20397855)
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| 研究期間 (年度) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| キーワード | 有機薄膜太陽電池 / 光電子分光 / 電場変調分光 / 有機半導体 |
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| 研究実績の概要 |
本研究では、有機薄膜太陽電池内の有機分子の動作環境下における電子構造の測定法の確立とこれを利用した太陽電池の高効率化を目指している。2014年度は、学外施設における光照射下での光電子分光測定の実施と、光照射下における電場変調分光システムの立ち上げを中心に行う予定であった。
光電子分光測定に関しては、利用予定であった学外施設の装置が不調であったため光照射下における電子構造観測データの蓄積が行えなかった。そこで、学内の共同利用装置である一般的な光電子分光測定装置を用いて、熱平衡状態における電子構造のデータの蓄積を進めた。これを、次年度以降に観測する光照射下での測定に対する比較用データとして用いることで、効率的に実験を進めることができる。
電場変調分光システムの立ち上げについては、ほぼ予定通り進んでおり、当該年度内は測定条件の調整を中心に行った。次年度以降の本格的な運用により、目的である動作環境下における内部電場測定を効率的に進めていく予定である。
また、測定対象となる有機太陽電池の試料作製過程において、ポリ３ヘキシルチオフェンとフラーレン誘導体の混合薄膜に還元剤を添加することで、素子の劣化が抑制される傾向があることがわかった。これに関して、2件の学会発表を行った。本研究の目的である動作環境下の測定において、素子劣化の影響が抑えられることは実験精度を向上させるうえで非常に有効である。さらに、有機太陽電池の長寿命化は、高効率化と並ぶ大きな課題であるが、還元剤の添加という簡単な手法で実現されれば、その意義は大きい。現在再現性を含めた追加実験を実施中である。
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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
光照射下の光電子分光測定が装置故障による影響で順調に行えなかった点は、計画よりも遅れている。電場変調分光法システムの立ち上げがほぼ計画通り進んでいる。予定以上に進展した点としては、還元剤の添加によって有機薄膜太陽電池の長寿命化に関する知見が得られた点や、後述の研究推進方策でも触れるが、近年注目されている鉛ペロブスカイト型太陽電池への展開の準備が進んだ点が挙げられる。以上を考慮して、全体としてはおおむね当初の計画通りに進んでいると判断した。
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| 今後の研究の推進方策 |
光照射下での光電子分光測定は、装置故障の影響で実験がほとんど行えなかったため、この遅れを取り戻したい。そこで、平成27年度は、予定していた装置の利用申請に加え、追加の利用申請を行う予定である。電場変調分光法については、測定システムの検証を兼ねた実験データの蓄積を行う。単層型、平面ヘテロ接合型、バルクヘテロ接合型の各有機太陽電池における動作環境下での内部電場について詳しく測定を行い、界面構造の違いと内部電場との相関が光電変換特性へどのように影響しているのかを調べる。また、平成26年度に知見を得た還元剤ドーピングによる太陽電池素子の劣化抑制についても光電子分光、電場変調分光を用いてその機構解明を進めていく。さらに、近年急激にその効率を向上させている有機太陽電池の一種である鉛ペロブスカイト系太陽電池の研究においても上記測定手法は有効であると考えられたため、鉛ペロブスカイト系の薄膜試料について、作製環境を整備しつつある。平成27年度前半にはこの系についても実験を行える見通しであるため、これについても並行して測定を進めていく予定である。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
材料購入に際してできるだけ効率的に使用したことに加え、申請時に購入予定であった機器を同性能かつより安価な機器の購入に変更したことなどから、若干の残額が生じた。少額であるため、無理に使い切るよりも次年度予算と合わせたほうが効果的であると考え、繰り越した。
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| 次年度使用額の使用計画 |
次年度の予算に組み入れて、効果的に使用する予定である。
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