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2010 Fiscal Year Annual Research Report

液晶相を利用したナノ構造の作製と有機薄膜太陽電池への応用

Research Project

Project/Area Number 21750188
Research InstitutionTokyo Institute of Technology

Principal Investigator

飯野 裕明  東京工業大学, 像情報工学研究所, 助教 (50432000)

Keywords太陽電池 / 円盤状液晶 / 薄膜作製 / スピンコート / 移動度 / 結晶薄膜
Research Abstract

液晶物質が自発的に形成するナノ構造を利用したバルクヘテロ接合型の太陽電池の実現のために、平成22年度は均一な薄膜形成の検討および液晶相だけでなく、液晶相を経由した結晶薄膜も、薄膜形成、移動度、キャリア生成も含めて検討を行った。均一な薄膜形成の検討においては液晶相でスピンコートすることで均一な薄膜が形成できることを確認した。さらに、室温で結晶相である棒状液晶材料に関しても高温域の液晶相で加熱スピンコートすることで均一な薄膜が形成でき、その後冷却して結晶化させた膜も均一な薄膜になることを確認した。棒状液晶の結晶相の移動度を電界効果トランジスタ作製通じて評価したところ、1cm^2/Vsを超える値を示し、液晶材料の結晶薄膜が太陽電池の輸送材料として非常に有用であることが明らかになった。一方、室温で結晶である円盤状液晶(HHTT、H4T、8H_2Pc)においては通常のスピンコートでアモルファス的な均一な薄膜が作製できた。その上で金属電極およびガラス基板の貼り合わせ法を用い、蓋構造を持たせ、液晶相に加熱することで太陽電池に向いた薄膜縦方向へ輸送に有利な配向制御ができることが明らかになった。この円盤状材料を用い太陽電池デバイスを作製したところ短絡光電流の大きさを比べると配向制御した方が無配向状態に比べて大きくなり、配向させることで太陽電池特性が向上することが確認できた。現在のところフタロシアニン誘導体(8H_2Pc)とフラーレン誘導体(PCBM)の混合系を用いた結晶薄膜の太陽電池ではエネルギー変換効率は0.22%と小さいが、このサンプルではカラムナー液晶相が喪失しており、液晶相を喪失しない条件を選ぶことで、今後高効率な太陽電池デバイスの実現を目指していく。

  • Research Products

    (16 results)

All 2011 2010

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results) Presentation (13 results)

  • [Journal Article] Availability of Liquid Crystallinity in Solution Processing for Polycrystalline Thin Films2011

    • Author(s)
      Hiroaki Iino, Jun-ichi Hanna
    • Journal Title

      Advanced Materials

      Volume: 23 Pages: 1748-1751

    • DOI

      10.1002/adma.201004474

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Liquid crystalline thin films as a precursor for polycrystalline thin films aimed at field effect transistors2011

    • Author(s)
      Hiroaki Iino, Jun-ichi Hanna
    • Journal Title

      Journal of Applied Physics

      Volume: 109 Pages: 0745505-1-5

    • DOI

      10.1063/1.3563586

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Bulk mobility of polycrystalline thin films of quaterthiophene derivatives2011

    • Author(s)
      Kyohei Nakano, Hiroaki Iino, Takayuki Usui, Jun-ichi Hanna
    • Journal Title

      Applied Physics Letters

      Volume: 98 Pages: 103302

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 高移動度を実現する液晶性有機半導体の分子設計(III)-BTBT誘導体-2011

    • Author(s)
      飯野裕明, 小堀武夫, 半那純一
    • Organizer
      日本化学会第91春季年会
    • Place of Presentation
      神奈川大学、神奈川
    • Year and Date
      2011-03-26
  • [Presentation] 有機液体における内因的な電荷輸送(1)2011

    • Author(s)
      飯野裕明, 半那純一
    • Organizer
      第58回 応用物理学関係連合講演会
    • Place of Presentation
      神奈川工科大学、神奈川
    • Year and Date
      2011-03-26
  • [Presentation] Liquid Crystallinity in Organic Filed effect transistor materials2011

    • Author(s)
      H.Iino, J.Hanna
    • Organizer
      SPIE Photonics West 2011
    • Place of Presentation
      San Francisco、USA(招待講演)
    • Year and Date
      2011-01-25
  • [Presentation] A New Solution-process for High Mobility and small Variation in Organic TFT performance via Liquid Crystal Film2010

    • Author(s)
      H.Iino, J.Hanna
    • Organizer
      The 2010 Materials Research Society
    • Place of Presentation
      Boston、USA
    • Year and Date
      2010-11-29
  • [Presentation] 液晶物質の薄膜トランジスタへの応用2010

    • Author(s)
      飯野裕明, 半那純一
    • Organizer
      近畿化学協会 機能性色素部会・エレクトロニクス部 電子ペーパーの市場展望とバックプレインの現状
    • Place of Presentation
      化学会館、東京(招待講演)
    • Year and Date
      2010-11-02
  • [Presentation] ミクロ相分離を用いた液晶性有機半導体へのチャージドーピングとそれを用いたFETのコンタクト改善2010

    • Author(s)
      飯野裕明, 小西昇一, 半那純一
    • Organizer
      2010年日本液晶学会討論会
    • Place of Presentation
      九州大学、福岡
    • Year and Date
      2010-09-08
  • [Presentation] Liquid crystallinity in organic field effect transistor materials2010

    • Author(s)
      H.Iino, T.Kobori, K.Nakano, J.Hanna
    • Organizer
      23rd international liquid crystals conference
    • Place of Presentation
      Krakow、Poland
    • Year and Date
      2010-07-13
  • [Presentation] Liquid crystalline thin films as a precursor for polycrystalline thin films aimed at field effect transistors2010

    • Author(s)
      H.Iino, T.Kobori, K.Nakano, J.Hanna
    • Organizer
      23rd international liquid crystals conference
    • Place of Presentation
      Krakow、Poland
    • Year and Date
      2010-07-13
  • [Presentation] 液晶物質の結晶相と液晶相における移動度の支配因子2010

    • Author(s)
      飯野裕明, 小堀武夫, 大野玲, 半那純一
    • Organizer
      第14回液晶化学研究会シンポジウム
    • Place of Presentation
      東京大学、東京
    • Year and Date
      2010-06-28
  • [Presentation] 液晶性BTBT誘導体の液晶相を利用した有機多結晶薄膜の作製とFET応用2010

    • Author(s)
      飯野裕明, 小堀武夫, 半那純一
    • Organizer
      日本画像学会年次大会(通算105回)
    • Place of Presentation
      きゅりあん、東京
    • Year and Date
      2010-06-10
  • [Presentation] 液晶性を利用したBTBT多結晶薄膜の作製とその有機FETへの応用2010

    • Author(s)
      飯野裕明, 小堀武夫, 半那純一
    • Organizer
      2010年度 日本写真学会年次大会
    • Place of Presentation
      キャンパスイノベーションセンター東京、東京
    • Year and Date
      2010-05-28
  • [Presentation] ミクロ相分離を用いた液晶性有機半導体の導電率制御2010

    • Author(s)
      飯野裕明, 小西昇一, 半那純一
    • Organizer
      2010年度 日本写真学会年次大会
    • Place of Presentation
      キャンパスイノベーションセンター東京、東京
    • Year and Date
      2010-05-28
  • [Presentation] Liquid Crystals -their High Potential in FET Applications2010

    • Author(s)
      H.Iino, K.Nakano, J.Hanna
    • Organizer
      ICIS2010 The 31st International Congress on Imaging Science
    • Place of Presentation
      Beijing、China
    • Year and Date
      2010-05-13

URL: 

Published: 2012-07-19  

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