有機薄膜系太陽電池の高効率化を目指した接合構造の制御

控制结结构以提高有机薄膜太阳能电池的效率

• 批准号: 17029034
• 负责人: 松村 道雄
• 金额: $ 2.43万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 2005
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2005 至 2006
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-17029034/
• 关键词: 太陽電池; 有機薄膜; 接合界面; 熱処理

1.新規バルクヘテロ構造の構築による光電流の増大有機積層型太陽電池においては、電子供与性材料と電子受容性材料を混合させた、いわゆるバルクヘテロ構造を採ることで、効率良く電荷分離が起こることが知られている。一般的に、バルクヘテロ構造は導電性高分子にフラーレン誘導体を混合させることで構築されているが、この場合はフラーレン誘導体の接触状態を制御できないため、生成した電荷を電極まで輸送する経路が十分形成されないという問題点がある。我々は、芳香族アミン化合物(TPD)とフラーレン(C_<60>)を積層し、これらの有機層を加熱処理という新規な方法により、これらの界面にバルクヘテロ構造が形成されることを見出した。処理条件を最適化した結果、短絡光電流は疑似太陽光照射下において約1mA/cm^2から3mA/cm2に増大し、変換効率は0.36%から1.1%に向上した。本構造は、生成した電荷の輸送経路を予め備えているという点で従来型バルクヘテロ構造よりも有利であり、高効率な有機薄膜太陽電池を作製するための基盤技術になると考えられる。2.有機/金属界面の構造制御有機/金属界面においては、電極を蒸着する際に金属微粒子が有機層に侵入し、それに伴って分子状態の変化などが起こると予想される。特に、有機薄膜太陽電池に用いられる材料は結晶性膜を形成するものが多く、金属微粒子の侵入が起こりやすい。そこで、C_<60>薄膜に対する金属電極の侵入度合を、有機膜の静電容量測定や断面電子顕微鏡観察から見積もったところ、金属によって侵入の度合が異なり、AgはC_<60>に侵入しやすい反面、Inは侵入しにくいことが明らかになった。C_<60>/金属界面に、バッファー層としてバソクプロイン(BCP)を挿入したところ、金属微粒子の侵入が抑制され、光電流やF.F(Fill Factor)が向上することが明らかになった。これは、金属微粒子の侵入によって起こっていた励起子失活などの現象が抑制されたためと考えられる。

1. The new rules バ ル ク ヘ テ の ロ structure constructing に よ る photocurrent の raised large organic laminated type solar cell に お い て は, electronic materials and supply と electronic by the capacitive material mixed を さ せ た, い わ ゆ る バ ル ク ヘ テ ロ tectonic を mining る こ と で, good working rate く charge separation が こ る こ と が know ら れ て い る. The general に, バ ル ク ヘ テ ロ tectonic は conductivity polymer に フ ラ ー レ ン inductor を mixed さ せ る こ と で build さ れ て い る が, こ の occasions は フ ラ ー レ ン inductor の contact state を suppression で き な い た め, generate し た charge を electrode ま で conveying す る 経 road が very form さ れ な い と い う problem point が あ る. I 々 は, aromatic ア ミ ン compounds (TPD) と フ ラ ー レ ン (C_ < > 60) を horizon し, こ れ ら の organic layer を heating 処 Richard と い う new rules な method に よ り, こ れ ら の interface に バ ル ク ヘ テ が ロ structure form さ れ る こ と を shows し た. を 処 bedding conditions optimization し た result, short collaterals photocurrent は に suspected direct sunlight お い て about 1 ma/cm ^ 2 か ら 3 ma/cm2 に raised し, variations in sharper は 0.36% か ら 1.1% に し upward た. This tectonic は, generate し た charge の conveying を 経 road to め prepared え て い る と い う point で 従 type to バ ル ク ヘ テ ロ tectonic よ り も favorable で あ り organic thin film solar cells, high rate of unseen な を cropping す る た め の base plate technology に な る と exam え ら れ る. 2. Organic/metal interface の structure system of imperial organic/metal interface に お い て は, electrode を steamed す る interstate に metal particles が organic layer に invasion し, そ れ に with っ て molecular states の variations change な ど が up こ る と to think さ れ る. に, organic thin film solar cell に with い ら れ る material は を crystalline membrane formation す る も の が く, metal particles の intrusion が up こ り や す い. そ こ で, C_ < > 60 film に す seaborne る metal electrode の の invasion degree を, organic membrane electrostatic capacity determination や section electronic 顕 micromirror 観 examine か ら see product も っ た と こ ろ, metal に よ っ て intrusion の degrees or が different な り, Ag は C_ < > 60 に intrusion し や す い opposite, In は intrusion し に く い こ と が Ming ら か に な っ た. C_ < > 60 / metal interface に, バ ッ フ ァ ー layer と し て バ ソ ク プ ロ イ ン (BCP) を scions into し た と こ ろ, metal particles の intrusion が inhibit さ れ, photocurrent や F.F (the Fill Factor) が upward す る こ と が Ming ら か に な っ た. Youdaoplaceholder5 Inhibition されたためと study on えられる of the phenomenon of <s:1> って たた たた deactivation of the excitation stimulator caused by the invasion of metal micro-particles によって.

项目成果

Photocurrents generated under forward biases in organic thin-film solar cells with an organic heterojunction structure

具有有机异质结结构的有机薄膜太阳能电池在正向偏压下产生的光电流

• 发表时间: 2006
• 期刊: Jpn. J. Appl. Phys. 45・4B
• 作者: MASARU KIMURA 他2名;MASARU KIMURA;MASAR KIMURA 他3名;MASARU KIMURA 他3名;MASARU KIMURA;MASARU KIMURA 他1名;M.TSUNENAGA;M.Kimura;Y.Kubota;H.Okamoto;C.E.J.Cordonier;K.Satake;H.Takemura;T.Osasa et al.;T.Osasa et al.;T.Osasa et al.
• 通讯作者: T.Osasa et al.

Organic Electroluminescence Devices Based on a Mixture of Aluminum-Hydroxyquinoline Complex and a Compound with a Low Dielectric Constant

基于铝-羟基喹啉配合物和低介电常数化合物的混合物的有机电致发光器件

• 发表时间: 2005
• 期刊: Jpn.J.Appl.Phys. 44・8
• 作者: MASARU KIMURA 他2名;MASARU KIMURA;MASAR KIMURA 他3名;MASARU KIMURA 他3名;MASARU KIMURA;MASARU KIMURA 他1名;M.TSUNENAGA;M.Kimura;Y.Kubota;H.Okamoto;C.E.J.Cordonier;K.Satake;H.Takemura;T.Osasa et al.;T.Osasa et al.;T.Osasa et al.;J.Li et al.;K.Fukuno et al.
• 通讯作者: K.Fukuno et al.

Photocarrier generation in organic thin-film solar cells with an organic heterojunction

• DOI: 10.1016/j.solmat.2005.10.016
• 发表时间: 2006-06
• 期刊: Solar Energy Materials and Solar Cells
• 影响因子: 6.9
• 作者: Takahiro Osasa;Shuhei Yamamoto;Y. Iwasaki;M. Matsumura

Determination of photo-active region in organic thin film solar cells with an organic heterojunction

有机异质结有机薄膜太阳能电池光活性区的测定

• 发表时间: 2006
• 期刊: Sol. Energy Mater. Sol. Cells 90
• 作者: MASARU KIMURA 他2名;MASARU KIMURA;MASAR KIMURA 他3名;MASARU KIMURA 他3名;MASARU KIMURA;MASARU KIMURA 他1名;M.TSUNENAGA;M.Kimura;Y.Kubota;H.Okamoto;C.E.J.Cordonier;K.Satake;H.Takemura;T.Osasa et al.;T.Osasa et al.
• 通讯作者: T.Osasa et al.

Solid-state dye-sensitized solar cells using poly[2-methoxy-5-(2-ethylhexyloxy)-1,4-pheneyl-vinylene] as a hole transporting material

使用聚[2-甲氧基-5-(2-乙基己氧基)-1,4-苯基亚乙烯基]作为空穴传输材料的固态染料敏化太阳能电池

• 发表时间: 2006
• 期刊: Jpn. J. Appl. Phys. 45・11
• 作者: MASARU KIMURA 他2名;MASARU KIMURA;MASAR KIMURA 他3名;MASARU KIMURA 他3名;MASARU KIMURA;MASARU KIMURA 他1名;M.TSUNENAGA;M.Kimura;Y.Kubota;H.Okamoto;C.E.J.Cordonier;K.Satake;H.Takemura;T.Osasa et al.;T.Osasa et al.;T.Osasa et al.;J.Li et al.
• 通讯作者: J.Li et al.