多極性有機化合物によるペロブスカイト太陽電池電荷輸送層の制御

2017 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 17F17702
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 中村 栄一 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 特任教授 (00134809)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): LUNGERICH DOMINIK 東京大学, 理学(系)研究科(研究院), 外国人特別研究員
• Project Period (FY): 2017-10-13 – 2019-03-31
• Keywords: 一次元結晶生成 / フラーレン金属錯体 / 電子顕微鏡

Outline of Annual Research Achievements

エネルギー資源に乏しい我が国にとって，太陽光の利用に関する基礎研究は極めて重要な課題である．本研究は，有機無機ハイブリッド太陽電池研究における基礎研究と応用研究を見据えて，低分子有機半導体分子の分子設計とその機能発現のナノレベルの解析を行う．中村研究室における有機薄膜太陽電池および電子顕微鏡によるナノ解析に関する知見を，プリンタブル太陽電池における界面物性制御化合物の設計・合成に結びつけるべく実施する．プリンタブル太陽電池の実用化に向けての課題は（１）光電変換材料開発，（２）結晶成長とナノ構造の解析・理論予測，（３）電荷輸送およびインターレーヤー材料開発に大別できる．本研究では，主として（２）および（３）について研究を進める．
太陽電池デバイス内における電荷輸送には，有機半導体の結晶成長とナノ構造の制御が鍵となっている．これまでの研究によって，励起したペロブスカイト微結晶からのキャリアーの抽出及び微結晶の表面修飾による安定性の向上が，適切に設計した有機半導体を用いることで同時に達成可能であるとの仮説が得られている．研究初年度は，高分解能電子顕微鏡を用いてナノレベルでの二次元結晶化の機構に関する基盤的情報を得るために，フラーレン金属誘導体のカーボンナノチューブ内での配列を制御の制御に取り組んだ．その結果，真空中で分子を揮発させる温度や時間が結晶の構造制御に重要な鍵となっていることを見いだし，電子顕微鏡による構造同定を行った．

Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

高分解電子顕微鏡による結晶化の機構解析という，当初予想を超えたアプローチの発見に至った．

Strategy for Future Research Activity

平成29年度の成果をもとに，２）結晶成長とナノ構造の解析・理論予測，（３）電荷輸送およびインターレーヤー材料開発に資するナノサイエンスの展開を図る．