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研究業績

 

2017.3.21  Revealing the Microscopic Mechanisms in Perovskite Solar Cells (AIP Publishing press release)

We have revealed the physics for how an important component of a perovskite solar cell works -- a finding that could lead to improved solar cells or even newer and better materials.

 We have used electron spin resonance (ESR) spectroscopy to show that the mechanism of LiTFSI doping to a hole-transport material spiro-OMeTAD is, in fact, responsible for improving the ability of spiro-OMeTAD to carry current. In experiments without light, we found that the number of electron spins in spiro-OMeTAD increased by two orders of magnitude after being doped, confirming the effect of LiTFSI. 

 To see how doping affects the efficiency of a perovskite/spiro-OMeTAD solar cell, we then conducted our experiments on the two materials layered together, with the lights on. The light induces holes to transfer from perovskite to spiro-OMeTAD and generate electric current. We found that doping boosted this hole transfer, demonstrating how LiTFSI improves the efficiency of a solar cell. 

(Ref: Applied Physics Letters 2017

 

 

 

 

2013.2.28  発電中の高分子太陽電池の劣化の原因を解明(JSTプレスリリース

 高分子太陽電池に光を照射して蓄積する電荷の状態を解明し、それが特性の劣化と明らかな相関があることを、世界で初めて観測しました。

 今回、電子スピン共鳴法(ESR法)を用いて、実際に太陽電池を駆動させる同じ条件下で蓄積された電荷の数を精密に測定し、さらに太陽電池特性を同時に計測する手法を開発しました。この計測の有利な点は、電荷が蓄積した場所を分子レベルで解明できるだけでなく、電荷の蓄積と特性の劣化との相関を、素子を駆動したままリアルタイムで高精度に直接測定できるところです。その結果、高分子材料中に電荷が蓄積され、蓄積量が多くなるほど劣化するという明らかな相関があることも分かりました。
 この解析手法により、高分子太陽電池の特性を劣化させる電荷の蓄積が分子レベルで解明され、またその相関を調べることにより電荷の蓄積を改善するための明確な指針が得られました。今後、本手法が企業や研究者に広く活用されて、素子作製時に電荷の蓄積を生じない工夫を行うことで、劣化を未然に防止し、さらなる耐久性の改善が可能となり、効率向上をはじめとする高分子太陽電池の研究開発および実用化の加速に大きく貢献できます。

(関連論文:Advanced Materials 2013

 

 

 

 

2012.3.2  有機薄膜太陽電池の劣化機構を分子レベルで解明 -新解析手法による有機太陽電池の高効率化へ-(JSTプレスリリース

 有機薄膜太陽電池注の高効率化につながる分子レベルの新しい解析手法を、世界で初めて開発しました。

 今回、電子スピン共鳴(ESR法)を用いて、太陽電池内部の構造欠陥が起こる部位を測定できる「ミクロな解析測定手法」の開発に成功しました。この測定法の有利な点は、内部構造の電荷状態や分子配向などを精度良く観察できるところです。その新手法によって、素子の初期特性に悪影響を与える電荷が、素子の正電荷(正孔)取り出し層とペンタセン層との界面に形成されることが分かり、その電荷形成の原因を取り除くことで、素子特性の向上が可能であるという分子レベルの観点からの明確な指針が与えられました。

 本手法の確立によって、太陽電池素子作製の初期段階で素子の潜在能力を検討し、高効率化を目指せるデバイスを取捨選択できるようになります。さらに、既存・新規の太陽電池素子について、構造欠陥部位を分子レベルで測定・解明し、改善を図ることで、さらなる特性の向上及び高効率化を目指すことが可能となり、有機薄膜太陽電池の発展に大きく寄与することができます。

(関連論文:Advanced Energy Materials 2012


 

 

 

 

2006.12.21  トランジスター材料の新しい研究手法を開発(筑波大学記者会見

 有機トランジスタを研究するための、電子スピン共鳴を用いた新しい手法を開発し、トランジスタ中の電荷キャリアの本質的で微視的な性質を研究することに成功しました。
 本研究では、ペンタセンを用いて電界効果トランジスタ(FET)を作製し、電子スピン共鳴により評価を行いました。その結果、ペンタセンFET中の電荷キャリアが磁気的、つまりスピン1/2を持つこと、そして、そのキャリアが空間的に10分子以上に広がっている事を、初めて微視的に証明しました。このキャリアの空間広がりは注目に値する結果であり、これまでは、ホッピング伝導機構に基づいて、キャリヤーの空間広がりは約1分子と考えられており、この値より1桁以上大きく、これはキャリアのバンド的な伝導機構を示しています。また、X線などでは不可能な、キャリアが注入されるデバイス界面での分子配向評価にも成功しています。

(関連論文:Physical Review Letters 2006)

 

 

 

 

研究業績の詳細

詳しい情報については下記をご参照ください

①著作論文

②発表

③特許

③受賞・表彰

④報道

⑥学位論文

 

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