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直立超格子ナノ構造を組み込んだ高効率有機太陽電池

结合直立超晶格纳米结构的高效有机太阳能电池

基本信息

批准号：
21655072
负责人：
平本昌宏
金额：
$ 1.98万
依托单位：
Institute for Molecular Science
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
财政年份：
2009
资助国家：
日本
起止时间：
2009 至 2010
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-21655072/
关键词：
有機薄膜太陽電池共蒸着i層低蒸気圧分子 3元蒸着結晶化促進厚膜セルフラーレンフタロシアニン有機太陽電池 p-i-n接合ナノ構造制御フタロシアニンウィスカーキャリア輸送ハイウェー TEM観察 πスタッキング

项目摘要

本年度は、第3の分子を共蒸着中に導入することを行い、共蒸着i層を結晶化して直立超格子に近いナノ構造を形成し、短絡光電流を大きく向上することに成功した。通常は、2種類の有機半導体を共蒸着するのに対し、本研究では第3の、低蒸気圧液体分子も含めて3元共蒸着した。低蒸気圧分子として、拡散ポンプ用真空オイルであるアルキルジフェニルエーテル(ADE)等を導入した。低蒸気圧分子は、他の共蒸着分子と衝突することによって、それらを拡散させ、結晶化を促進する。メタルフリーフタロシアニン(H_2Pc)とフラーレン(C_<60>)からなる共蒸着膜セルにおいて、短絡光電流(J_<sc>)を2.2から11mA/cm^2に増大することに成功した。XRD,断面SEM観察から、直立超格子に類似の、H_2PcとC_<60>からなる結晶カラム構造が形成され、ホールと電子が別々に輸送されることでJ_<sc>向上に至っていることを確認した。また、本方法で1ミクロンの厚膜を曲線因子の低下なしに作製できることを確認した。有機薄膜太陽電池においては、世界的に100nm程度の膜厚しか作製できず効率向上の障害となっている。照射太陽光すべてを吸収できる1ミクロンもの厚膜セル作製ができることは、有機薄膜太陽電池の効率向上に決定的な意味を持つ。本方法は、一般性を持ち、C_<60>と鉛フタロシアニン、アルミフタロシアニン、ルブレン等の組み合わせで、最高1万倍に達するJ_<sc>の向上を観測した。以上のように、低分子系共蒸着膜において、直立超格子類似構造を一般的に形成できるこれまでにない方法を提出できた。

This year, the third molecular co-evaporation process was successfully carried out. In general, two kinds of organic semiconductors are co-evaporated. In this study, three kinds of organic semiconductors are co-evaporated. Low vapor pressure molecules are introduced into the atmosphere by vacuum. Low pressure molecules, other co-vapor molecules, such as carbon dioxide, carbon The <60>short-circuit photocurrent (J_<sc>) increased from 2.2 mA/cm^2 to 11mA/cm^2. XRD, SEM cross-section observation, vertical superlattice similar, H2Pc, C<60>, crystal structure formation, electron transport, J, upward to middle, confirmed<sc>. This method confirms that the curve factor of the thick film is low. Organic thin film solar cells are manufactured with film thickness of about 100nm, which is the highest in the world. The effect of solar radiation on the efficiency of organic thin film solar cells is determined by the absorption of sunlight. This method can measure the upward direction of <60>J_up to 10,000 times based on the combination of C_, lead fluoride, aluminum fluoride, and aluminum fluoride<sc>. The method of forming the above-mentioned co-evaporated film of low molecular weight system and vertical superlattice structure is proposed.