Analysis of organic photovoltaic properties using electroluminescence from charge transfer states

• Project/Area Number: 16K05899
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Research Field: Organic and hybrid materials
• Research Institution: National Institute for Materials Science
• Principal Investigator: YASUDA Takeshi 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 機能性材料研究拠点, 主幹研究員 (30380710)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2019-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2018)
• Budget Amount: ¥4,940,000 (Direct Cost: ¥3,800,000、Indirect Cost: ¥1,140,000); Fiscal Year 2018: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000); Fiscal Year 2017: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000); Fiscal Year 2016: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
• Keywords: 有機半導体 / 太陽電池 / 有機EL / 共役高分子 / バルクヘテロジャンクション / Charge Transfer / 有機導体 / 半導体物性 / ナノ材料 / 電子・電気材料

Outline of Final Research Achievements

The donor(D)/acceptor(A) interface plays an important role in the exciton dissociation processes in organic thin-film solar cells. Thus, a simple method to determine the D/A mixture and interface state is desired. In this study, we proposed an analysis method of EL spectrum from charge transfer states formed at D/A interface.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究成果により、有機合成者により開発される新規ドナー高分子やアクセプター低分子がOPVに適、不適のスクリーニングが簡便になる上、励起子の観点からOPV特性の解析が簡便に行える。新規材料で得られるOPV特性の最大値や解釈が分かった上で、OPV薄膜の作製プロセス最適化を行えば、迅速なスピードで高効率OPVの開発が進むと考えられる。

Research Products

• [Journal Article] Charge-Transfer発光観察による有機薄膜太陽電池特性の解析 (2019)
  • Author(s): 安田 剛
  • Journal Title: 電子情報通信学会技術研究報告 Volume: OME2018-37 Pages: 5-8
• [Journal Article] Organic Light-Emitting Diodes Using Octafluorobiphenyl-Based Polymer Synthesized by Direct C－H/C－H Cross Coupling Reaction (2018)
  • Author(s): Takeshi Yasuda, Hideaki Aoki, Junpei Kuwabara, and Takaki Kanbara
  • Journal Title: Journal of Photopolymer Science and Technology Volume: 31 Issue: 3 Pages: 323-327
  • DOI: 10.2494/photopolymer.31.323
  • NAID: 130007481498
  • ISSN: 0914-9244, 1349-6336
  • Year and Date: 2018-06-25
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Influence of the alkyl chain lengths in perylenetetracarboxylic diimide (PTCDI) derivatives on the photovoltaic properties of planar organic solar cells (2018)
  • Author(s): Yasuda Takeshi、Sakamoto Kenji
  • Journal Title: Organic Electronics Volume: 62 Pages: 429-433
  • DOI: 10.1016/j.orgel.2018.08.041
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Organic Photovoltaics Based on Poly(3,4-phenylenedioxy-2,5-thienylenevinylene)s (2017)
  • Author(s): 柴崎浩輔、安田 剛、木島正志
  • Journal Title: Electrochemistry Volume: 85 Issue: 5 Pages: 241-244
  • DOI: 10.5796/electrochemistry.85.241
  • NAID: 130005645816
  • ISSN: 1344-3542, 2186-2451
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Effects of Neat C60 Doping on the Performance of Bulk-Heterojunction Solar Cells Based on P3HT:PCBM (2017)
  • Author(s): 安田 剛、坂本謙二、三木一司
  • Journal Title: Molecular Crystals and Liquid Crystals Volume: 653 Issue: 1 Pages: 125-130
  • DOI: 10.1080/15421406.2017.1350043
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 有機薄膜太陽電池の現状と将来展望 (2017)
  • Author(s): 安田剛
  • Journal Title: 日本エネルギー学会機関誌 えねるみくす Volume: 96 Pages: 156-162
  • NAID: 130006590689
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 低コスト・高純度高分子を用いた有機薄膜太陽電池の開発 (2017)
  • Author(s): 安田 剛、 桑原 純平、神原 貴樹
  • Journal Title: 電子情報通信学会技術研究報告 Volume: OME2016 Pages: 7-12
  • Acknowledgement Compliant
• [Presentation] Charge Transfer発光観察による有機薄膜太陽電池特性の解析 (2019)
  • Author(s): 安田 剛
  • Organizer: 電子情報通信学会 有機エレクトロニクス研究会
• [Presentation] 有機薄膜デバイス用高分子材料の現状と課題 (2019)
  • Author(s): 安田 剛
  • Organizer: ファインケミカルジャパン2019
  • Invited
• [Presentation] 脱水素型クロスカップリング反応によるオクタフルオロビフェニル系高分子の開発と有機ELへの応用 (2018)
  • Author(s): 安田 剛、青木英晃、桑原純平、神原貴樹
  • Organizer: 第35回国際フォトポリマーコンファレンス
• [Presentation] Highly Soluble Donor-Acceptor Polymers Based on Carbazole Units with Alkoxy Substituents at the 4-Position for Organic Thin-Film Devices (2018)
  • Author(s): Takeshi Yasuda, Kosuke Shibasaki, Masashi Kijima
  • Organizer: International Conference on Science and Technology of Synthetic Metals 2018
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 低コスト・高純度共役高分子を用いた有機薄膜デバイスの開発 (2018)
  • Author(s): 安田 剛、桑原純平、神原貴樹
  • Organizer: 電子情報通信学会 2018年ソサイエティ大会
  • Invited
• [Presentation] 有機薄膜デバイスの材料研究 (2018)
  • Author(s): 安田 剛
  • Organizer: 第9回 有機分子・バイオエレクトロニクスの未来を拓く若手研究者討論会
  • Invited
• [Presentation] 実用的合成法による共役高分子の開発と薄膜デバイス応用 (2018)
  • Author(s): 安田 剛
  • Organizer: 「ナノマテリアルの実用展開」 in ナノマテリアルコロキウム (日本化学会東北支部主催)
  • Invited
• [Presentation] 低コスト・高純度高分子を用いた有機薄膜太陽電池の開発 (2017)
  • Author(s): 安田 剛、 桑原 純平、神原 貴樹
  • Organizer: 電子情報通信学会・有機エレクトロニクス研究会
  • Place of Presentation: アイランドホテル浦島、愛知県知多郡
  • Year and Date: 2017-01-18
• [Presentation] 高い溶解性を有するカルバゾール系共役高分子の太陽電池特性 (2017)
  • Author(s): 安田 剛、柴崎浩輔、木島正志
  • Organizer: 有機薄膜・デバイス・材料研究討論会(電子通信情報学会主催)
  • Invited
• [Presentation] Highly Soluble Donor-Acceptor Polymers Based on Carbazole Units with Alkoxy Substituents at the 4-Position for Organic Thin-Film Devices (2017)
  • Author(s): 安田 剛、柴崎浩輔、木島正志
  • Organizer: 9th International Conference on Molecular Electronics and Bioelectronics (M&BE9)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Effects of Neat C60 Doping on the Performance of Bulk-Heterojunction Solar Cells Based on P3HT:PCBM (2016)
  • Author(s): Takeshi Yasuda, Kenji Sakamoto, and Kazushi Miki
  • Organizer: KJF Interantional Conference on Organic Materials for Electronics and Photonics 2016
  • Place of Presentation: ACROS Fukuoka, Fukuoka, Japan
  • Year and Date: 2016-09-04
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Effects of Purity and Molecular Weight of Amorphous Conjugated Polymers on Photovoltaic Performances (2016)
  • Author(s): Takeshi Yasuda
  • Organizer: Japan-Taiwan Joint Seminar on Energy and Environment for Young Chemists
  • Place of Presentation: National Sun Yat-Sen University,Kaohsuing,Taiwan
  • Year and Date: 2016-06-24
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] 有機薄膜太陽電池材料の低コスト化技術 (2016)
  • Author(s): 安田 剛、桑原 純平、韓 礼元、神原 貴樹
  • Organizer: M&BE研究会「未来を拓く有機分子・バイオエレクトロニクス」
  • Place of Presentation: 天童ホテル、山形県天童市
  • Year and Date: 2016-06-09
• [Presentation] Improved Power Conversion Efficiency of Bulk-Heterojunction Organic Photovoltaic Cells Using End-Capped Polymers (2016)
  • Author(s): Takeshi Yasuda, Junpei Kuwabara, Liyuan Han, and Takaki Kanbara
  • Organizer: 9th International Symposium on Organic Molecular Electronics
  • Place of Presentation: Niigata University, Niigata, Japan
  • Year and Date: 2016-05-18
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 低コスト・高純度材料を用いた有機薄膜太陽電池の開発 (2016)
  • Author(s): 安田 剛
  • Organizer: 日本学術振興会 情報科学用有機材料第142委員会
  • Place of Presentation: PORTA神楽坂7F会議室、東京都新宿区
  • Invited
• [Presentation] 高分子半導体を用いたエネルギー創製デバイスの研究 (2016)
  • Author(s): 安田 剛
  • Organizer: 地（知）の拠点大学による地方創生推進事業
  • Place of Presentation: 金沢大学、石川県金沢市
  • Invited
• [Remarks] NIMS 分子機能化学グループ 安田剛 個人ホームページ
  • URL: https://www.nims.go.jp/personal/tyasuda/index.html
• [Remarks] NIMS 研究者情報データベース 「SAMURAI」
  • URL: https://samurai.nims.go.jp/profiles/yasuda_takeshi
• [Remarks] NIMS 半導体ナノ界面グループ 安田剛 個人ホームページ
  • URL: http://www.nims.go.jp/personal/tyasuda/index.html
• [Remarks] NIMS 研究者情報データベース「SAMURAI」
  • URL: http://samurai.nims.go.jp/YASUDA_Takeshi-j.html