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四量化反応による自発的有機pn接合ナノロッド形成と有機薄膜太陽電池の高効率化

研究課題

研究課題/領域番号 16K05003
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 応用物理学一般
研究機関神戸大学

研究代表者

小柴 康子  神戸大学, 工学研究科, 助手 (70243326)

研究分担者 石田 謙司  神戸大学, 工学研究科, 教授 (20303860)
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2018年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2017年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2016年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
キーワード有機半導体 / ナノロッド / pn接合 / 化学気相成長法 / 真空蒸着法 / 有機薄膜太陽電池 / pn接合 / 光電変換特性 / 太陽電池 / n型有機半導体
研究成果の概要

有機薄膜太陽電池の効率向上に向けて、p型有機半導体とn型有機半導体が接合したナノロッドの作製を目指した。有機半導体としてフタロシアニン(Pc)化合物に注目し、p型のPcナノロッドを実装した有機薄膜太陽電池では、通常の構造と比較してエネルギー変換効率が向上した。化学気相成長法によりp型のPc薄膜上にn型のPcのロッドを作製することを試みた。薄膜作製条件(基板温度、基板の表面エネルギー)を詳細に検討することにより真空蒸着法で基板に垂直方向に成長する直径数10ナノメートル(nm)のpn接合ナノロッドを作製することができた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

再生可能エネルギーに対する関心は高まり様々な研究が行われている。本研究では、光電変換材料として有機半導体を用い有機半導体薄膜構造に注目して研究を行った。真空蒸着法を用いて、基板温度と基板の表面エネルギーを最適化することで基板と垂直方向に直径数10nmのサイズの有機半導体のナノロッドを作製することができた。このサイズとナノロッドの成長方向は有機半導体を用いた有機薄膜太陽電池の光電変換効率向上に有利であると考えられ、有機薄膜太陽電池の効率向上に繋がる成果を得ることができた。

報告書

(5件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実施状況報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 2016 実施状況報告書
  • 研究成果

    (23件)

すべて 2019 2018 2017 2016 その他

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 4件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (16件) (うち国際学会 9件、 招待講演 1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Preparation of poly(3,4-ethylenedioxythiophene) by vapor-phase polymerization at the interface between 3,4-ethylenedioxythiophene vapor and oxidant melt2019

    • 著者名/発表者名
      Yasuko Koshiba, Mana Hirai, Shohei Horike, Tatsuya Fukushima, Kenji Ishida
    • 雑誌名

      Molecular Crystal and Liquid Crystals

      巻: 688 号: 1 ページ: 53-59

    • DOI

      10.1080/15421406.2019.1651068

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Thermophysical properties of the parylene C dimer under vacuum2019

    • 著者名/発表者名
      YAMADA Monamie、KOSHIBA Yasuko、HORIKE Shohei、FUKUSHIMA Tatsuya、ISHIDA Kenji
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 59 号: SD ページ: SDDA15-SDDA15

    • DOI

      10.7567/1347-4065/ab5919

    • NAID

      120006877486

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 化学気相成長法によるMPc(CN)8-M錯体生成とナノロッド成長モデル2019

    • 著者名/発表者名
      小柴 康子, 福島 達也, 石田 謙司
    • 雑誌名

      応用物理学会 有機分子・バイオエレクトロニクス分科会会誌

      巻: 34 ページ: 108-111

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [雑誌論文] In situ Monitoring of Vapor-phase Polymerization and Characterization of Poly(3,4-ethylenedioxythiophene) Thin Films2018

    • 著者名/発表者名
      Yasuko Koshiba, Mana Hirai, Shohei Horike, Masahiro Morimoto, Masahiro Misaki, Tastuya Fukushima, Kenji Ishida
    • 雑誌名

      Sensors and Materials

      巻: 30 号: 12 ページ: 2873

    • DOI

      10.18494/SAM.2018.1986

    • ISSN
      0914-4935, 2435-0869
    • 年月日
      2018-12-18
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Nanorod growth of copper phthalocyanine on fluorinated phosphonic acid SAM-modified indium tin oxide substrate for organic photovoltaic devices2017

    • 著者名/発表者名
      Yasuko Koshiba, Toshiki Ohnishi, Masahiro Morimoto, Masahiro Misaki, Tatsuya Fukushima, Kenji Ishida
    • 雑誌名

      Molecular Crystals and Liquid Crystals

      巻: 365 号: 1 ページ: 157-163

    • DOI

      10.1080/15421406.2017.1351280

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書 2016 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 熱電変換材料開発に向けたEDOT気相重合条件の最適化2017

    • 著者名/発表者名
      平井 愛, 小柴康子, 堀家匠平, 森本勝大, 三崎雅裕, 福島達也, 石田謙司
    • 雑誌名

      IEICE Technical Report

      巻: 117 ページ: 21-26

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Formation of p-n junction nanorods by heteroepitaxial growth of phthalocyanine2019

    • 著者名/発表者名
      Yasuko Koshiba, Iori Sugimoto, Shohei Horike, Tatsuya Fukushima, Kenji Ishida
    • 学会等名
      10th International Conference on Molecular Electronics & BioElectronics (M&BE10
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Thermophysical properties of parylene C dimer under vacuum2019

    • 著者名/発表者名
      Monamie Yamada, Yasuko Koshiba, Shohei Horike, Tatsuya Fukushima, Kenji Ishida
    • 学会等名
      10th International Conference on Molecular Electronics & BioElectronics (M&BE10)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Molecular origin of photostability for fluorene-based photovoltaic polymer materials2019

    • 著者名/発表者名
      Hiroki Ozaki, Tatsuya Fukushima, Yasuko Koshiba, Shohei Horike, Kenji Ishida
    • 学会等名
      10th International Conference on Molecular Electronics & BioElectronics (M&BE10)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] パリレンCダイマーの真空中熱挙動の観察2019

    • 著者名/発表者名
      山田 萌菜美, 小柴 康子, 堀家 匠平, 福島 達也, 石田 謙司
    • 学会等名
      第80回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 化学気相成長法によるMPc-M錯体とナノロッド成長モデル2019

    • 著者名/発表者名
      小柴 康子, 福島 達也, 石田 謙司
    • 学会等名
      応用物理学会 有機分子バイオエレクトロニクス分科会研究会「繋がり広がり深まる有機分子・バイオエレクトロニクス研究」
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 真空蒸着法によるpn接合フタロシアニンナノロッドの作製と評価Ⅱ2019

    • 著者名/発表者名
      杉本 伊央理, 小柴 康子, 堀家 匠平, 福島 達也, 石田 謙司
    • 学会等名
      第66回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Formation of heterojunction nanorods with organic p-n semiconductor2018

    • 著者名/発表者名
      Iori Sugimoto, Yasuko Koshiba, Syohei Horike, Tatsuya Fukushima, Kenji Ishida
    • 学会等名
      2018 KJF International Conference on Organic Materials for Electronics and Photonics
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Vapor-Phase Polymerization of Poly(3,4-ethylenedioxythiophene) (PEDOT) at Interface between EDOT Vapor and Oxidant Melt2018

    • 著者名/発表者名
      Yasuko Koshiba, Mana Hirai, Syohei Horike, Tatsuya Fukushima, Kenji Ishida
    • 学会等名
      2018 KJF International Conference on Organic Materials for Electronics and Photonics
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 酸化剤融液上で気液界面重合したPEDOT膜の構造と電子物性評価2018

    • 著者名/発表者名
      平井 愛,小柴 康子, 堀家 匠平,森本 勝大, 福島 達也, 石田 謙司
    • 学会等名
      第65回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Green synthesis of octacyanometalphthalocyanine in ionic liquid2017

    • 著者名/発表者名
      Yasuko Koshiba, Yumi Miyake, Minako Matsumoto, Chikayo Takechi, Masahiro Morimoto, Masahiro Misaki, Tatsuya Fukushima, and Kenji Ishida
    • 学会等名
      9th International Conference on Molecular Electronics and Bioelectronics (M&BE9)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 真空蒸着法によるpn接合フタロシアニンナノロッドの作製と評価2017

    • 著者名/発表者名
      杉本 伊央理, 小柴 康子, 福島 達也, 森本 勝大, 石田 謙司
    • 学会等名
      第78回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Photo-responsible polarization switching in TiOPc/P(VDF-TrFE) stacking films2017

    • 著者名/発表者名
      Yasuko Koshiba, Hiroshi Horii, Masahiro Morimoto, Masahiro Misaki, Tatsuya Fukushima
    • 学会等名
      2017 International Conference on Solid State Devices and Materials (SSDM2017)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Doping Level Control and Thermoelectric Property of Vapor Phase Polymerization PEDOT thin films2016

    • 著者名/発表者名
      Mana Hirai, Shohei Horike, Yasuko Kosiba, Masahiro Morimoto, Kenji Ishida
    • 学会等名
      2016 International Conference on Solid State Devices and Materials (SSDM 2016)
    • 発表場所
      Tsukuba International Congress Cente(茨城県つくば市)
    • 年月日
      2016-09-27
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 気相重合PEDOT薄膜の導電率制御と熱電特性評価2016

    • 著者名/発表者名
      平井愛、堀家匠平、小柴康子、森本勝大、石田謙司
    • 学会等名
      第77回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      朱鷺メッセ(新潟県新潟市)
    • 年月日
      2016-09-13
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Nanorod Growth of Copper Phthalocyanine on SAM-coated Indium Tin Oxide Substrate for Organic Photovoltaic Cells2016

    • 著者名/発表者名
      Yasuko Koshiba, Toshiki Ohnishi, Masahiro Morimoto, nji Ishida
    • 学会等名
      KJF International Conference on Organic Materials for Electronics and Photonics 2016 (KJF-ICOMEP 2016)
    • 発表場所
      ACROS Fukuoka(福岡県福岡市)
    • 年月日
      2016-09-04
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 光導電体/有機強誘電体積層薄膜の光分極スイッチング2016

    • 著者名/発表者名
      小柴康子、森本勝大、石田謙司
    • 学会等名
      (株)日本学術振興会 「情報科学用有機材料第142委員会」合同研究会
    • 発表場所
      PORTA神楽坂(東京都新宿区)
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [備考] 神戸大学大学院工学研究科応用化学専攻物質物理化学研究室

    • URL

      http://www.research.kobe-u.ac.jp/eng-cx1/

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書 2018 実施状況報告書 2017 実施状況報告書 2016 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2016-04-21   更新日: 2021-02-19  

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