2020 Fiscal Year Research-status Report
配位高分子の構造・キャリア・バンドギャップ制御と薄膜太陽電池への展開
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19K05513
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| Research Institution | Kindai University |
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Principal Investigator |
大久保 貴志 近畿大学, 理工学部, 教授 (90322677)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 配位高分子 / 有機薄膜太陽電池 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
有機薄膜太陽電池は環境に優しい軽くフレキシブルな太陽電池であり、ロール・ツー・ロールなどの低温印刷プロセスを利用することで安価に大量生産が可能である。そのため、将来的にはユビキタスな電源装置としての幅広い用途への活用が期待されている。しかしながら、現状ではその光電変換効率はシリコン薄膜太陽電池の半分以下であり、実用化に向けて更なるブレークスルーが必要である。そこで、本研究では有機薄膜太陽電池の高効率化を実現するために、金属錯体集合体である配位高分子を利用した新たな有機薄膜太陽電池の開発を目指している。我々はこれまで本研究で合成した導電性配位高分子が有機薄膜太陽電池のバッファ層として機能することを見いだしている。今年度は特にヘキサアザトリフェニレン誘導体を配位子とした銅(I)配位高分子をバッファ層とした有機薄膜太陽電池の作製と評価に加えて、ヘキサアザトリフェニレン誘導体を配位子とした銅(I)配位高分子薄膜の評価を行った。本研究では薄膜太陽電池のバッファ層として利用可能な配位高分子薄膜を成膜するために真空蒸着法を用いている。実際、ヘキサアザトリフェニレン誘導体を配位子とした銅(I)配位高分子薄膜をバッファ層して利用することで、有機薄膜太陽電池の短絡電流密度が増大することを確認しているが、薄膜の構造や電子状態については明らかになっていなかった。そこで、真空蒸着によって成膜したヘキサアザトリフェニレン誘導体を配位子とした銅(I)配位高分子薄膜に関してX線光電子分光測定（XPS）やIR測定を行うことで、その構造と電子状態を明らかにするとともに、電気伝導性に関しても評価した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究課題では新たな導電性配位高分子の開発と導電性配位高分子を用いた有機薄膜太陽電池の開発を目的として研究を行っている。具体的には、PTB7-Th:PCBMを活性層とした有機薄膜太陽電池においてバッファ層として導電性配位高分子[CumBrm(HAT-CN6)]n（m = 3 or 6）を用いた太陽電池を作製した結果、この中でm = 6の素子は酸化モリブデンMoO3をバッファ層にした素子よりも高い短絡電流密度とそれに伴う高い光電変換効率を示すことが見いだされている。今年度は特にバッファ層の構造と電子状態に着目し、X線光電子分光測定（XPS）やIR測定、電気伝導性の評価などを行うことで導電性配位高分子薄膜に関する知見を得た。また、導電性配位高分子を活性層に用いることを目的として、バンドギャップの小さな導電性配位高分子の合成も試みている。更に、真空蒸着法と溶媒アニール法を用いることで導電性配位高分子の薄膜化にも成功しており、導電性配位高分子を用いた薄膜太陽電池の作製に向けて概ね研究は順調に進んでいる。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後はこれまで行ってきた導電性配位高分子をバッファ層に用いた有機薄膜太陽電池の更なる高効率化を目指して研究を行っていく。そのために、ハロゲン化銅(I)とヘキサアザトリフェニレン誘導体の混合比や膜厚を変化させた薄膜太陽電池を作製し、最適条件を検討する。また、導電性配位高分子を活性層に利用するにあたり、よりバンドギャップの小さな配位高分子の合成と、薄膜化条件の検討、およびそれらを利用した薄膜太陽電池の作製と評価を行っていく予定である。
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Research Products
(4 results)
