有機強誘電体薄膜の積層化にる異常光起電力セルの高効率化

通过堆叠有机铁电薄膜提高非凡光伏电池的效率

基本信息

批准号：
63603541
负责人：
松重和美
金额：
$ 1.54万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
1988
资助国家：
日本
起止时间：
1988 至无数据
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-63603541/
关键词：
有機薄膜異常光起力効果積層化高効率化強誘電体

项目摘要

1)異常光起電力効果と自発分極量との相関性:光電流の測定を種々のVDF分率(即ち、キュリー点が異なる)の(VDF/TrFE)共重合体試料を対象に、その温度依存性を調べた。光電流は分極量が減少し始める温度域で観測されなくなり、その消失温度はキュリー点の上昇とともに高温域に移行することから、この光電流は強誘電体薄膜試料内部に存在する自発分極に起因する異常光起電力効果に基づくものであることが判明した。2)平行光入射法による光電変換効率の向上:光電変換効率を向上させるためには、対象物における光の吸収度を増加させる必要がある。(VDF/TrFE)共重合体試料の吸収端は紫外光域にあり、可視光領域での光吸収度は小さい。従って、通常の薄膜試料面に対して垂直方向から光を入射する方法ではなく、新たに膜面に平行方向から光を照射する方法を採用した結果、平行入射法における照射単位面積当りの電流値は垂直入射法における値に比べ約1000と著しく向上した。その変換効率の大幅な向上の理由として、入射光をほぼ100%吸収させることが出来ること、更には電極による光吸収損がなくなる利点がまず考えられるが、より基本的には、この異常光起電力効果では光電変換機能は試料内部全域で発生するという発現機構そのものを活用した点にあると考えられる。3)積層化による高電流・高電圧セルの開発:異常光起電力効果にもとずく開放端電圧値は試料の厚みに比例して増大することが示唆されているが、強誘電性有機薄膜の作製厚さは100μm程度に限定される。従って、薄膜試料を積層することにより、より超高電圧または大電流が得られるセル作製の可能性が確認された。4)強誘電性高分子、有機薄膜の構造制御:試料中の結晶構造の完全性、双極子配向制御を目的として、強誘電性高分子に対する圧力効果、超薄膜の分子配向観察に関する基礎研究を行って、種々の成果を得た。

1) 反常光伏效应与自发极化量之间的相关性：我们在不同温度下测量了具有不同 VDF 分数（即不同居里点）的 (VDF/TrFE) 共聚物样品的光电流。在极化量开始减少的温度范围内不再观察到光电流，并且随着居里点的升高其消失温度向更高的温度范围移动，表明该光电流是由铁电薄膜内部存在的自发极化引起的事实证明，这是基于反常光伏效应。 2）通过平行光入射法提高光电转换效率：为了提高光电转换效率，需要增加目标物体中的光吸收。 (VDF/TrFE)共聚物样品的吸收限在紫外区，可见光区的光吸收较小。因此，由于采用了从平行于薄膜表面的方向照射光的新方法，而不是通常从垂直于薄膜样品表面的方向照射光的方法，单位面积的电流值与使用正入射法获得的值相比，平行入射法中的辐照度显着提高至约1000。转换效率显着提升的原因是几乎100%的入射光都能被吸收，而且，不存在因电极而导致的光吸收损失，但更根本的是，这种功率效应被认为是基于事实上，光电转换功能是利用该机制本身在样品的整个内部产生的。 3）通过堆叠开发高电流/高电压电池：有人提出，基于反常光伏效应的开路电压值与样品厚度成比例增加，但制造厚度仅限于100μm左右。因此，证实通过堆叠薄膜样品，可以制造可以获得超高电压或大电流的电池。 4）铁电聚合物和有机薄膜的结构控制：压力对铁电聚合物影响的基础研究和超薄膜分子取向的观察，目的是控制样品中晶体结构和偶极子取向的完整性。并取得了各种成果。