ホール輸送用ファイバーを正孔輸送層に用いて高効率フレキシブル太陽電池を創る

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我々は、有機半導体を用いた太陽電池の理論的、実験的研究を行っている。これまで、理論的研究では、量子化学計算ソフト　Gaussian 09, 16を用いて、有機半導体分子の電子状態の計算を行ってきた。その結果、フタロシアニンとフラーレンC60からなる系において、基底状態においては、pn、２分子間では相互作用がみられ、電子雲や電荷分布が変化していることが分かった。また、励起状態では、電子が励起されていることが計算機実験においても確認でき、これらの結果から伝導電子と正孔が発生していることが明らかになった。また、導電性高分子P3HTとC60間においても電子が励起している様子がみられた。導電性高分子PEDOT:PSSとC60からなる系についても電荷分布の変化がみられ、伝導電子の発生が示唆される。さらにエネルギーダイヤグラムも作成し、有機太陽電池の発電機構も考察してきた。これらの知見をもとに、一貫蒸着法を考案し、フタロシアニン―フラーレン系の太陽電池を作製し、最高で光電変換効率３％の太陽電池を得た。また、PEDOT:PSS-C60系の太陽電池においても光照射時に開放電圧と短絡電流の発生が観測された。本申請は、有機半導体太陽電池中の正孔輸送層や電子輸送層に工夫を凝らし、光電変換効率を上げること、さらに量子化学計算を用いて、発電原理の詳細を解明し、その知見を用いて変換効率の増加を試みることを目的としている。最後に、私、成島は、以前から知財教育研究を進めており、有機半導体太陽電池の測定回路を調査した。その結果を受けて、有機半導体太陽電池に適した測定回路の開発を私と、本校、岡本教授、池田助教とともに進めていることをここに報告する。