課題番号 ：S-19-JI-0003, S-19-JI-0038
利用形態 ：技術代行支援
利用課題名（日本語） ：有機薄膜デバイス断面の構造分析
Program Title (English) ：Cross-sectional structural analysis of organic thin film devices
利用者名（日本語） ：田中　光
Username (English) ：Tanaka Hikaru
所属名（日本語） ：東洋紡株式会社　コーポレート研究所ケミカル基盤ユニット有機合成グループ　
Affiliation (English) ：Organic Synthesis Group　Chemical Research Unit　Corporate Research Center
TOYOBO CO.,LTD.

１．概要（Summary ）
透過型電子顕微鏡を用いた有機薄膜デバイスの断面構造分析により、有機薄膜太陽電池(OPV)の特性と薄膜構造の関係を調査する。

２．実験（Experimental）
透過型電子顕微鏡：JEM-ARM200F（日本電子社製）
試料作製装置：集束イオンビーム加工装置･FIB（SIIナノテク社製 SMI3050）
OPVデバイスから断面作製装置により断面を切り出し、透過型電子顕微鏡群を用いた構造分析、EDS分析を行う。　対象は東洋紡㈱で開発したOPVドナー材料を用いて作製した有機薄膜デバイスである。

３．結果と考察（Results and Discussion）

東洋紡製　OPVドナー材料とアクセプター材料PC61BMを用い添加剤DIO(1’8-ジヨードオクタン)の有無が異なる2種類のOPVデバイスを作製しEDSで観察した。
添加剤を用いないデバイスは海島構造が確認された（図a,b）。S元素はドナー材料にしか含まれないため、PC61BMが島状に凝集していた。このデバイスは変換効率が1.1%と低く、特に短絡電流密度、フィルファクターの低下が確認された。
対して、添加剤を3%添加して作製したデバイスはC元素及びS元素が均一な分布をしており、極端な濃度分布は確認されなかった（図c,d）。この共連続なバルクヘテロジャンクションが5.4％の比較的高い変換効率達成に寄与していると考えられる。

●東洋紡製材料のEDS像(添加剤無し)　変換効率 1.1%
図a：炭素原子のEDS 　図b：硫黄原子のEDS
(ドナー材料のみに存在)

●東洋紡製材料のEDS像(DIO 3%) 変換効率=5.4%
図c：添加剤有　CのEDS 図d：添加剤有　SのEDS
(ドナーのみに存在)

４．その他・特記事項（Others）
なし

５．論文・学会発表（Publication/Presentation）
なし

６．関連特許（Patent）
なし