| 研究課題/領域番号 |
26550095
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| 研究機関 | 豊橋技術科学大学 |
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研究代表者 |
伊崎 昌伸 豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (30416325)
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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 | ハイブリッド太陽電池 / フタロシアニン / ZnO / ヘテロ界面 / Au クラスター / バンドアライメント |
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| 研究実績の概要 |
本研究の目的は、有機半導体と無機半導体から構成される高効率ハイブリッド太陽電池のヘテロ界面にAuクラスターを導入し、ヘテロ界面の電子状態制御効果を探索すると共に、ハイブリッド太陽電池高効率化への指針を明確にする、ことである。特に、ヘテロ界面に存在する空隙は有機半導体中で生成したエキシトンの乖離ならびに生成したキャリア輸送と関係する事から、ヘテロ界面にAuクラスターを導入し光照射によるプラズモン共鳴によってエネルギー状態を変化させ、乖離と輸送に及ぼす影響を明らかにしようとする基礎的な研究である。
太陽電池構造として、すでにi-ZnO層導入によるへテロ界面バンドアライメント制御効果が明確となっているGZO/n-ZnO/i-ZnO/H2PC/MoO3/Auハイブリッド太陽電池を選択し、真空蒸着法と電気化学製膜技術を用いて作製した。真空蒸着法を用いてn-ZnO/H2PC, i-ZnO/H2PC界面に0.5-2nm/sの速度でAuを導入し、生成したAu層の原子間力顕微鏡による観察とn-ZnO/H2PCハイブリッド太陽電池の整流性ならびに分光量子効率も含めた太陽電池特性の評価を行った。通常のトポグラフィー像ではAu粒子の観察は難しかったが、位相像を観察する事によってAu分布を観察する事ができた。製膜速度ならびに膜厚によってAu分散状態は異なっていたが、Au粒子同士の接触とAu粒子間の間隙の形成はトレードオフの関係であった。ハイブリッド太陽電池においては、Au層の導入により製膜条件によらず本研究で行った条件範囲においては、整流性が喪失し、太陽電池特性も消失した。
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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
平成26年度には、有機/無機ハイブリッド太陽電池ヘテロ界面へのAuクラスター導入によるハイブリッド太陽電池の作製を計画していたことから、ほぼ当初の計画通りに進展している。しかし、当初想定したように、Au分散状態の制御が問題となっている。理想的には数nmのクラスターが均一にかつ密にへテロ界面に存在する必要があるが、現時点での電気的性質ならびに形態観察結果は理想的な状態に無いことを示している。
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| 今後の研究の推進方策 |
計画通り推進する。特に、平成27年度計画記載のn-ZnO/Auクラスターの光照射によるエネルギー準位変化について推進する。これは、当初計画の製膜速度が現行保有機器ならびにその改造では実現できない事が明らかとなったためである。しかし、前述データを集積できれば、バンドアライメント変化の予測は可能となる。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
予定していた研究用物品の購入手配が年度内に間に合わず、翌年度の納入となってしまったため、使用額に差が生じてしまいました。
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| 次年度使用額の使用計画 |
予定していた研究用物品の購入、研究のための情報収集・成果発表に伴う学会参加旅費として使用することを計画しております。
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