応用物理化学領域

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物性評価を基盤に、新たな材料を創る。

応用物理化学領域は、光・電気・誘電性といった機能の背後にある物理化学を軸に、新しい機能性材料と評価の方法を研究しています。
特に、マイクロ波という電磁波を使った時間分解の測定で、次世代太陽電池の基礎研究と開発を進めています。
太陽電池は素子の評価だけでは分からないことが多いため、注目する要素から性能を左右する因子や基礎物性を調べることで、高効率な素子の設計指針を得ることができるとしています。
研究室のサイトでは「佐伯研究室」の名前で紹介されています。

Research研究课题

太陽電池は、複数の材料と積層した素子の構造が合わさって変換効率が決まるため、素子の評価だけでは分からないことが多くあります。この研究室では、マイクロ波を使った時間分解測定を軸に、メカニズムの解明、新しい機能性材料の開発、新たな評価装置や解析手法の開発に取り組んでいます。

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電極なしで有機太陽電池を評価する方法↗

有機薄膜太陽電池では、素子の性能評価だけでは分からない点が多くあります。素子と電極のない試料の両方を測ったところ、変換効率とマイクロ波信号がよく相関し、電極なしでも直接評価できる手法として材料スクリーニングに有効と示しました。

※示意图

白色光とマイクロ波で素早く評価する装置↗

従来のレーザー励起では一度に1色の光しか当てられず、太陽光のような白色光での評価に手間がかかりました。そこでXeフラッシュランプの白色光とマイクロ波を使う評価装置を開発し、未知の材料や薄膜作製条件でも迅速に性能を診断・予測できるようにしました。

※示意图

ロボットで太陽電池材料を自動評価↗

ロボットを使い、時間分解マイクロ波測定、吸収・発光の分光測定、光学顕微鏡観察と画像処理を自動で行う評価装置を開発しました。これを使ってCs/Bi/Sb/I系の太陽電池材料のプロセスを調べ、変換効率が従来の6倍になる条件を見つけています。

※示意图

ビスマス・アンチモン系の塗布型太陽電池↗

鉛ペロブスカイト太陽電池は高い変換効率を示す一方、鉛の毒性が課題です。マイクロ波測定などで光電気特性を総合的に評価して比較的低毒な材料を探索し、SbSIやAg-(Bi/Sb)-I系の塗布型無機太陽電池で高い特性を見つけました。

Voices学长学姐的评价

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