有機ナノ相分離構造の作製と相互浸透型薄膜太陽電池への応用に関する研究

アクセプタ分子のフラーレン薄膜とドナー分子の導電性高分子を用いた有機ナノ相分離構造を有する相互浸透構造は、有機薄膜太陽電池の理想的な構造として注目を浴びている。有機薄膜太陽電池の光電変換特性向上のためには、活性層構造、すなわちドナー一アクセプタミクロ相分離構造の精密な制御が重要である。ミクロ相分離構造の形状は、電荷生成や電荷輸送の過程で重要な役割を担い、エネルギー変換効率に大きく影響を与える。有機薄膜太陽電池のドナー-アクセプタ界面の構造を精密に制御するためには、界面構造の精密な解析手法が重要である。しかしながら、ドナー分子とアクセプタ分子が三次元的に入り組む相互浸透構造を解析する手法は確立されていない。そこで、相互浸透型有機薄膜太陽電池の活性層における深さ方向の組成分析を、X線光電子分光法によって行い、活性層構造解析した。結果として、相互浸透構造は数10から100nm幅のナノロッド形状のフラーレンと、10-50nm程度のナノレベルの凹凸による入り組んだドナー-アクセプタ界面を有することを見出した。すなわち、積層構造を維持しながら、かつ3次元的に入り組んだドナー-アクセプタ界面を有するミクロ相分離構造であることを明らかにした。この結果は、学術雑誌Thin Solid Filmsに投稿した。また、可溶性と液晶性を有するフタロシアニン誘導体を用い、ドナー分子とアクセプタ分子のナノレベルな相分離構造を種々の製膜有機溶媒を用いて作製し、その有機薄膜太陽電池応用、及び光電変換特性について検討及び評価を行った。結果として、製膜溶媒としてトルエンを用いた時に、フタロシアニン誘導体の結晶子サイズが励起子拡散長と同程度の大きさに制御できることを明らかにした。太陽電池素子の曲線因子が0.4から0.5まで向上し、高いエネルギー変換効率3.4%を達成した。この結果は、学術雑誌Japanese Jburnal of Applied Physicsにて報告した。

アクセプタ分子のフラーレン薄膜とドナー分子の導電性高分子を用いた有機ナノ相分離構造を有する相互浸透構造は、有機薄膜太陽電池の理想的な構造として注目を浴びている。有機薄膜太陽電池の光電変換特性向上のためには、活性層構造、すなわちドナー一アクセプタミクロ相分離構造の精密な制御が重要である。ミクロ相分離構造の形状は、電荷生成や電荷輸送の過程で重要な役割を担い、エネルギー変換効率に大きく影響を与える。有機薄膜太陽電池のドナー-アクセプタ界面の構造を精密に制御するためには、界面構造の精密な解析手法が重要である。しかしながら、ドナー分子とアクセプタ分子が三次元的に入り組む相互浸透構造を解析する手法は確立されていない。そこで、相互浸透型有機薄膜太陽電池の活性層における深さ方向の組成分析を、X線光電子分光法によって行い、活性層構造解析した。結果として、相互浸透構造は数10から100nm幅のナノロッド形状のフラーレンと、10-50nm程度のナノレベルの凹凸による入り組んだドナー-アクセプタ界面を有することを見出した。すなわち、積層構造を維持しながら、かつ3次元的に入り組んだドナー-アクセプタ界面を有するミクロ相分離構造であることを明らかにした。この結果は、学術雑誌Thin Solid Filmsに投稿した。また、可溶性と液晶性を有するフタロシアニン誘導体を用い、ドナー分子とアクセプタ分子のナノレベルな相分離構造を種々の製膜有機溶媒を用いて作製し、その有機薄膜太陽電池応用、及び光電変換特性について検討及び評価を行った。結果として、製膜溶媒としてトルエンを用いた時に、フタロシアニン誘導体の結晶子サイズが励起子拡散長と同程度の大きさに制御できることを明らかにした。太陽電池素子の曲線因子が0.4から0.5まで向上し、高いエネルギー変換効率3.4%を達成した。この結果は、学術雑誌Japanese Jburnal of Applied Physicsにて報告した。