2021 Fiscal Year Annual Research 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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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。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た。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。具体的には、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。ここで、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。また、フェノチアジンを配位子とした配位高分子をバッファ層として用いることでも光電変換特性が向上することを明らかにした。バッファ層はヨウ化銅(I)とフェノチアジンをそれぞれ真空蒸着し、それをアセトニトリル蒸気に曝すことで、配位高分子を基板上で作製し、バッファ層とする方法を開発した。
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[Journal Article] Low Voltage-Loss Organic Solar Cells Light the Way for Efficient Semitransparent Photovoltaics2022
Author(s)
Benjamin R. Luginbuhl, Seo-Jin Ko, Niva A. Ran, Huawei Hu, Shona M. Becwar, Akchheta Karki, Martin Seifrid, Takashi Okubo, Ming Wang, Harald W. Ade, Bradley F. Chmelka, Guillermo C. Bazan, G. N. Manjunatha Reddy, and Thuc-Quyen Nguyen
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Journal Title
Solar RRL
Volume: 2022
Pages: 2200135
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Organic Thin-film Solar Cells Using Benzotrithiophene Derivatives Bearing Acceptor Units as Non-Fullerene Acceptors2021
Author(s)
Matsumoto, Kouichi ; Yamashita, Kazuhiro; Sakoda, Yuuki; Ezoe, Hinata; Tanaka, Yuki; Okazaki, Tatsuya; Ohkita, Misaki; Tanaka, Senku; Aoki, Yuki; Kiriya, Daisuke; Kashimura, Shigenori; Maekawa, Masahiko; Kuroda-Sowa, Takayoshi; Okubo, Takashi
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Journal Title
European Journal of Organic Chemistry
Volume: 33
Pages: 4620-4629
DOI
Peer Reviewed
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[Presentation] Crystal Structures, Physical Properties and Device Applications of Semiconducting Soft Crystals Containing Copper Halides2021
Author(s)
Takashi Okubo, Misaki Ohkita, Hinata Ezoe, Tomoki Nishiyama, Nobutaka Yoshimura, Sae Kondo, Masahiko Maekawa, Takayoshi Kuroda-Sowa, Atsushi Kobayashi, Masako Kato
Organizer
The 2021 International Chemical Congress of Pacific Basin Societies (Pacifichem)
