有機太陽電池の活性層の形態とナノ構造制御-有機太陽電池のバルクヘテロジャンクション層の形態

摘要

地球規模の温暖化，化石燃料の枯渇化　68億人に達する世界人口に対する食料問題，世界規模の公害など，緊急に解決しなければならない問題が山積する.特に，地球規模の温暖化，化石燃料の枯渇化は早急に解決しなければならない.我国でも，ソーラーハウスの設置補助金が導入され，太陽光発電の普及が国全体の取組みに進展している.シリコン太陽電池は，単結晶シリコン太陽電池が実用化され，その電力変換効率も20%を超え，多結晶シリコンでは，15%，アモルファスシリコン太陽電池においても，10%を超える現状にある.しかしながら，シリコン材料が無機材料であるが故に，フレキシビリティに乏しく，軽量でなく，複雑な作製工程を必要とし，低価格化の実現が難しい.そこで，無機材料にはない有機材料の特徴を活かした有機薄膜太陽電池の研究，開発が世界規模で進められていると言っても過言ではない.有機薄膜太陽電池の活性層に，バルクヘテロジャンクション層の導入が図られて以来，その電力変換効率が5%に達する報告もされている.本研究では，ポリ（3-へキシルチオフェン）［P3HT］/PCBM複合膜のP3HTグレインとPCBM凝集体の形成を検討するため，異なる溶媒で作製したP3HT／PCBM溶液に，貧溶媒エタノールを添加し，グレインと凝集体の形成を評価，検討した.%The power conversion efficiency of a crystal-silicon solar cell is nearly 20%, polycrystal-silicone solar cell is 15% and that of an amorphous silicon solar cell exceeds 10%. However, as silicon material is an inorganic material, the easily processable, flexible, lightweight and inexpensive inorganic solar cell is difficult. Because of these limitations of inorganic materials, the development of organic solar cell is being advanced in worldwide.After a bulk-hetero junction structure was adopted for the structure of an organic solar cell, the organic solar cell of a power conversion efficiency exceeding 5% was developed. In the thin film fabricated by a 0.5%wt-Poly(3-hexylthiophene)[P3HT] chloroform-solution added poor-solvent ethanol, P3HT grains were found. Moreover, the thin film fabricated by 0.5wt%-PCBM {[6,6]-Phenyl-C_(61)-Butyric Acid Methyl Ester} chloroform-solution added with poor solvent ethanol was formed by PCBM aggregations. In the thin film fabricated by the 0.5%wt-P3HT/0.5%wt-PCBM chloroform-solution added with poor solvent ethanol, the interpenetrating network may be formed. Therefore, the shape and morphology of the grains of P3HT and PCBM were investigated by AFM images and UV/vis spectra. Moreover, the interpenetrating network of the thin film fabricated by the 0.5%wt-P3HT/0.5%wt-PCBM chloroform-solution added with poor solvent ethanol was investigated by AFM images and UV/vis spectra.