プラズモニックナノ構造を用いる高効率太陽電池の開発

使用等离子体纳米结构开发高效太阳能电池

• 批准号: 11F01353
• 负责人: 山田 淳
• 金额: $ 1.28万
• 依托单位: Kyushu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2011
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2011 至 2013
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-11F01353/
• 关键词: プラズモン; 銀ナノ粒子; ポリチオフェン; フラーレン; 光電変換

(1)ナノ粒子の合成 : 還元剤としてジエチレングリコール、表面保護材としてポリビニルピロリドン(PVP)を用い、反応条件を制御することで目的とする形状(ナノスフェアとナノキューブ)の銀ナノ粒子を作製した。透過電子顕微鏡観察などで生成を確認した。(2)銀ナノ粒子を導入した有機太陽電池の作製 : 透明電極に電荷輸送高分子の薄膜をスピンコート法で作製した後、ポリチオフェン(P3HT)とフラーレン(PCBM層)の混合薄膜をスピンコート法で作製した。その上に対極としての金を蒸着して二極式の太陽電池を作製した。銀ナノ粒子の導入について二通りの方法を検討した。すなわち、P3HTとPCBMの混合溶液にPVPで被覆した銀ナノ粒子を加えて混合した溶液をスピンコートすることにより、銀ナノ粒子がP3HT : PCBM層内に導入された構造の太陽電池を作製した。一方、電荷輸送高分子と銀ナノ粒子の混合溶液をITO電極にスピンコートすることにより、PEDOT : PSS層内に銀ナノ粒子が導入された太陽電池を作製した。(3)物性評価 : 作製した太陽電池について、吸収、蛍光、光電流、起電力を比較検討した。銀ナノ粒子が不在の場合のP3HTの蛍光寿命は0,505nsで文献値とほぼ一致した。銀ナノキューブの導入量を増やしてゆくと、蛍光寿命は短くなり、銀ナノキューブのプラズモン電場とP3HTのエキシトンとのカップリングが増えてくることが示唆された。すなわち、光電流強度に銀ナノキューブとP3HTとの間でのエネルギー移動が影響することを見出した。光電池特性においても、色素励起の励起効率と対応する性能特性を示した。銀ナノキューブをPEDOT : PSS層に導入した場合には、光電流の増強度は400～600nmであまり変化しなかった。銀ナノスフェアと銀ナノキューブについて光電池特性を比較検討した結果、銀ナノキューブの導入により電流値の増強が顕著で、電荷輸送がスムーズに行われることが明らかとなった。

(1)The synthesis of particles: the use of reducing agents, surface protection materials, and surface protection materials (PVP), the control of reaction conditions, and the preparation of silver particles. Through electronic micro-mirror inspection, the generation is confirmed. (2)Fabrication of organic solar cells with silver particles: transparent electrodes, charge transport polymer films, and hybrid films with P3HT and PCBM layers The solar cell is fabricated by evaporation of gold on the upper electrode. The method of introducing silver particles is discussed. A solar cell is fabricated by introducing PVP-coated silver particles into a P3HT: PCBM layer. A mixed solution of charge transporting polymer and silver particles is used for manufacturing ITO electrode. (3)Physical properties evaluation: solar cell manufacturing, absorption, luminescence, photocurrent, generation power comparison In the absence of Ag particles, the photoluminescence lifetime of P3HT is 0,505 ns, which is consistent with the literature value. The amount of silver introduced into the film increases, the luminous lifetime decreases, the electric field increases, and so does the P3HT. P3HT and P4 HT are the most important factors affecting photocurrent intensity. Photovoltaic cell characteristics, pigment excitation, excitation efficiency and performance characteristics The intensity of photocurrent increases from 400 nm to 600nm when the PEDOT : PSS layer is introduced. The characteristics of photovoltaic cells are compared and discussed. The current value of photovoltaic cells is increased. The charge transfer is increased.

项目成果

液相レーザーアブレーションによるボルフィリン・フタロシアニンナノ粒子の生成

液相激光烧蚀生成 volophylline-酞菁纳米颗粒

• 发表时间: 2013
• 作者: Kwati Leonrd;et al.
• 通讯作者: et al.

Organic bulk heterojunction photovoltaic devices incorporating 2D arrays of cuboidal silver nanoparticles : Plasmon enhanced performance

包含立方体银纳米颗粒二维阵列的有机本体异质结光伏器件：等离激元增强性能

• 发表时间: 2013
• 作者: Kwati Leonrd;et al.
• 通讯作者: et al.

Organic photovoltaic devices incorporating 2D arrays of cuboidal silver nanoparticles:Enhanced performance

结合立方体银纳米颗粒二维阵列的有机光伏器件：增强性能

• 作者: Kwati Leonrd;et al.;H. Yonemura et al.;R. Matsumoto et al.;Ryuji Matsumoto et al;Ryuji Matsumoto et al;米村 弘明 他;米村 弘明 他;中 裕二 他;米村 弘明 他;T. Ishida, et al.;H. Yonemura et al.;槇原 悠太 他;坂本 逸平 他;新見 友樹 他;H. Yonemura et al.;K. Leonard et al.;米村 弘明;K. Leonard et al.
• 通讯作者: K. Leonard et al.

Plasmonic enhancement of photocurrent performance in Polythiophene-Thin Films

聚噻吩薄膜光电流性能的等离子体增强

• 发表时间: 2012
• 作者: Kwati Leonard;et al.
• 通讯作者: et al.

Significant photocurrent generation via plasmonic near field enhancement using PVP-capped Silver

使用 PVP 封端的银通过等离子体近场增强产生显着的光电流

• 发表时间: 2012
• 作者: Kwati Leonard;et al.
• 通讯作者: et al.