2023 Fiscal Year Annual Research Report
Development of nonfullerene acceptors having high dielectric constants for realization of innovative solar cell mechanism
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20H02814
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
家 裕隆 大阪大学, 産業科学研究所, 教授 (80362622)
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2020-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 有機半導体 / 有機太陽電池 / アクセプター / 誘電率 / 非フラーレン型構造 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
有機太陽電池（OPV）は軽量、フレキシブル、プリンタブル、波長選択性などの有機半導体材料ならではの特徴をもつことから、次世代太陽電池の有望候補である。近年では19%を越える高い性能が見出されつつあるが、OPVのさらなる発電効率の向上のためは、電圧損失の低減が必要不可欠である。電圧損失の本質的な原因は、有機半導体材料の大きな励起子束縛エネルギー（低い誘電率）である。これを解決するため、本研究では高い誘電率の有機半導体材料を創出することに主眼を置いて研究を進めてきた。とりわけ、本研究では高誘電率の非フラーレン型アクセプター開発に注力している。最終年度の本年度も引き続き新規材料開発を展開した。昨年度までに共役系を2次元拡張した分子構造の開発に着手していることから、本年度もこの方向性を継続し、クリセン等の分子構造に着目して分子開発を行った。得られた分子に対して、低エネルギー逆光電子分光、光電子分光測定、薄膜の電子吸収スペクトル、蛍光スペクトル測定を系統的に行うことで励起子束縛エネルギーを見積もることに成功した。その結果、分子の電子構造と固体でのパッキング状態に依存して、励起子束縛エネルギーが影響することを実験的に明らかとすることができた。さらに、励起子束縛エネルギーと単分子レベルで構成されるOPVの発電効率に相関があることも見出した。これらの知見を活かすことで新機軸の材料設計指針の確立に目途がついた。
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| Research Progress Status |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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