導電性ポリマーナノファイバーを用いた有機太陽電池の作製と評価

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光電変換デバイスに一次元ナノファイバーを適用する場合の利点について明確化するためにファイバ野状有機太陽電池のエネルギー変換効率向上のための特性最適化を行いつつ、キャリア移動特性や電荷収集特性等に関して、バルクの二次元フィルムと対比しながら検討した。具体的には、1.電界紡糸ポリ(3-ヘキシルチオフェン)P3HTナノファイバーおよび酸化チタンナノファイバーを作製し、走査型電子顕微鏡および透過型電子顕微鏡による形態観察から、均質かつ微細なナノファイバーを作製する条件を検討した。2.P3HTナノファイバーおよび酸化チタンナノファイバーの紫外-可視スペクトル、蛍光スペクトル、大気中光電子分光スペクトル測定からバンドギャップとHOMO-LUMO準位を求めた。3.P3HTにフラーレンを混合したナノファイバーを作製し、走査型電子顕微鏡による形態観察から、均質かつ微細なナノファイバーを作製する条件を検討した。4.P3HTにフラーレンを混合したナノファイバーのバルクヘテロ接合有機太陽電池を種々の条件で作製し、セル特性を評価しつつ、高いエネルギー変換効率を示すデバイスの最適化を行った。5.酸化チタンナノファイバーを電極に用いたP3HTとフラーレンのバルクヘテロ接合有機太陽電池を種々の条件で作製し、セル特性を評価しつつ、高いエネルギー変換効率を示すデバイスの最適化を行った。以上の結果から、ナノファイバーを用いると、ファイバー間の隙間を、P3HT/フラーレン混合バルク材で満たす必要があり、それがむしろ界面抵抗を大きくして、通常のバルクの二次元フィルムの場合よりも光電変換効率が劣ることがわかった。しかしながら、電子と正孔の取り出し電極が逆型構造のセルを組み立てると、順型の場合よりも10倍以上の効率向上を実現した。