2018 Fiscal Year Annual Research Report
Development of Microscopic Analysis Method of Organic Solar Cells
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15H02023
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| Research Institution | University of Tsukuba |
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Principal Investigator |
武内 修 筑波大学, 数理物質系, 准教授 (20361321)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 太陽電池 / 走査トンネル顕微鏡 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
有機薄膜太陽電池デバイスでは有機膜で生じた光キャリアを平面電極により収集するため、電極単位面積当たりの電流密度はそれほど大きなものにならないのに対して、STMやAFMにより太陽電池の局所I-V計測を行う際には探針・試料の接触面積に比べて段違いに大きな試料範囲に生じた光キャリアを接触点１点から取り出すこととなるため、探針・試料間接触抵抗および、接触点直下の試料内部抵抗が大きな直列抵抗として働く。SPMによる太陽電池の局所計測の基礎を確立するため、この直列抵抗により局所I-V特性がデバイスI-V特性とどう異なって観測されるか、そのように変形した局所I-V特性からどのようにして試料物性を取り出すべきかを等価回路と実験結果との比較により明らかにした。
当初計画した、「STM発光分光により太陽電池中の局所欠陥密度を可視化する方法」は複雑な有機薄膜太陽電池に対してはうまく機能しないことが前年度までに明らかとなったため、その代替として時間分解STMによる局所光キャリア寿命測定を試みた。これまで我々が開発してきた光パルス対を用いた時間分解STMを用いることで、有機薄膜中に存在する粒状構造を単位としてキャリア寿命測定が行えることが分かった。これと平行して、ナノ秒レーザーを用いた低価格、省スペースな時間分解STM光学系の開発、1マイクロ秒程度の長いキャリア寿命を測定する際に現れた疑似信号を除去するための手法の開発、を行った。
一方、明確な粒状構造を持たない試料では生成した光キャリアは測定中に広い範囲に拡散してしまうため、光パルス対を用いる時間分解STM測定には高い空間分解能が期待できない。そこで、プローブに用いるパルスを光パルスではなくTHzモノサイクルパルスに置き換えた遅延時間変調時間分解STM測定系を開発し、有機薄膜太陽電池への応用を試みた。
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| Research Progress Status |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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