2019 Fiscal Year Annual Research Report
極めて大きなストークスシフトを有するスペクトル変換用・耐熱発光ポリマーの実証研究
| Project/Area Number |
17H03112
|
|---|
| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
|---|
Principal Investigator |
安藤 慎治 東京工業大学, 物質理工学院, 教授 (00272667)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
石毛 亮平 東京工業大学, 物質理工学院, 助教 (20625264)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
|
| Keywords | 高分子機能材料 / 光波長変換材料 / 高発光性ポリイミド / 室温燐光 / 励起状態プロトン移動 / ドナー・アクセプター |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
研究計画の最終年度として、３年間の検討で開発・蓄積された各種の高発光性ポリイミド（HLPI）とその光学特性の知見を基盤とし、太陽光波長変換膜として最も優れた特性を示すポリイミド共重合体の構造・比率を決定して、実用的な波長変換膜として使用できる大面積HLPI膜の大量合成・大面積製膜・特性評価技術の確立を目指して検討を行った．具体的には、高効率発光を示す青色蛍光性酸無水物に少量の励起状態プロトン移動を生ずる赤色蛍光性酸無水物を混合して新規のポリイミド共重合体を合成し、両者の間で効率的な励起エネルギー移動を生じさせることで、明るい赤色蛍光発光を実現した．結果として、ほぼ完全に無色透明、かつ極めて大きなストークスシフト（＞11,000 cm-1）を有し、紫外光変換効率:約23%を示す赤色発光HLPI膜を、6インチ径の光学ガラス基板上に均一製膜することに成功した．また、研究経費で導入した発光寿命測定装置により、HLPI膜の内部で生じている光物理過程を真空条件や低温条件（液体He,液体窒素温度）、高圧条件（大気圧～8万気圧）にて詳細に解析することで、発光をさらに高効率化させる分子設計指針、具体的にはジアミン構造の剛直化による無輻射失活の抑制方針を得た．加えて、この膜が350℃以上の耐熱性と30日の太陽光下によっても光学特性が劣化しない耐光性を確認した．このHLPI 膜をSi型太陽電池の前面に装着し、疑似太陽光としてキセノンランプ光を照射し、波長変換膜としての実用特性を評価したところ、HLPI膜表面での反射と膜中での導波光閉じ込め効果により発光の損失が生じたものの、発電効率の上昇が確認できた．現在、HLPI 膜を海外の共同研究先に送り、赤色光に適したペロブスカイト型太陽電池への適用検討を行っている．上記の通り、3年間の研究検討により、所期の目標を概ね達成することができた．
|
| Research Progress Status |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
|
| Strategy for Future Research Activity |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
|
