電流計測原子間力顕微鏡による高分子薄膜太陽電池材料の電子物性評価

摘要

高分子で作る太陽電池（高分子薄膜太陽電池）は、印刷技術を使って高速•大量生産が可能であることから盛んに研究が進められている1)。高分子薄膜太陽電池の発電層には、正孔輸送を担う電子ドナー（D)性と電子輸送を担う電子ァクセプタ（A)性の共役高分子をプレンドした薄膜（厚み約100nm、図1)が用いられる。共役高分子が十数〜数十ナノメートルのサイズで相分離した発電層内では、光捕集に続いて、D/A相分離界面で生成した正孔と電子が、それぞれの相分離ネットワークを通つて電極まで輸送•回収されることで光電流が生み出される。そのため、相分離ドメインが電極までの輸送経路を確保できない場合や、十分な電荷輸送能を有しない場合には、電荷は再結合により失活し、光電流には結びつかない。このように、太陽電池の性能は、ブレンド膜の相分離状態に著しく支配される。高性能化を進めるには、発電の原理を理解し、光電変換の各プロセスに最適な相分離構造を明確にする必要がある。そのためには、ブレンド膜が有する電荷輸送特性や光電変換機能を相分離と同じスケールで計測する技術が必要になる。