Development of low bandgap n-type semiconductors based on A2-D-A1-D-A2 type molecular structure

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K15650
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 35030:Organic functional materials-related
• Research Institution: Okayama University
• Principal Investigator: Mori Hiroki 岡山大学, 異分野基礎科学研究所, 助教 (20723414)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 有機薄膜太陽電池 / 有機半導体 / n型半導体 / 結晶性薄膜 / チアジアゾール誘導体

Outline of Final Research Achievements

Organic photovoltaic cells (OPVs) are well-known as next generation renewable energy sources. In order to develop the high-performance organic semiconductors for OPVs, we have succeeded in developing a novel highly crystalline A2-D-A1-D-A2 type n-type semiconductor with vinylene-bridged difluorobenzothiadiazole (FBTzE) as the central acceptor unit (A1) and different terminal acceptor units (A2) connected by donor units (D). The target n-type semiconductor can be synthesized from readily available starting materials in short synthetic steps, it has extremely high crystallinity compared to conventional n-type semiconductors. Although the current power conversion efficiency is about 1%, the obtained structure-property relationship can provide promise for the development of high-performance materials by designing new molecules that take advantage of their high crystallinity.

Free Research Field

有機材料化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

有機薄膜太陽電池はこれまでの無機太陽電池と比較して、軽量かつ伸縮可能であるため、従来では不可能であった場所に設置できることから、低炭素社会の実現に向けて大いに期待されている技術である。しかしながら、わが国における有機薄膜太陽電池材料の開発に関する研究は、諸外国に比べ遅れている現状にある。本研究成果は、簡便かつ低コストで合成可能であり、高い変換効率を達成可能な有機薄膜太陽電池材料の開発に向けた新たな材料設計指針を与えるものであることから、有機薄膜太陽電池の発展に大いに寄与するものである。