2015 Fiscal Year Annual Research Report
有機半導体分子の合成とナノ組織化による高効率光電変換
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22000008
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
中村 栄一 東京大学, 大学院理学系研究科, 教授 (00134809)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
佐藤 佳晴 (株)三菱化学科学技術研究センター, 太陽電池プロジェクト, 主幹研究員 (10501380)
越野 雅至 独)産業技術総合研究所, ナノチュープ応用研究センター, 研究チーム長 (00505240)
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| Project Period (FY) |
2013 – 2015
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| Keywords | 有機薄膜太陽電池 / 太陽光発電 / 選択的有機合成 / 低環境負荷プロセス / 有機エレクドロニクス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
有機薄膜太陽電池の合理的設計に適した有機半導体化合物群の合成と基礎物性評価, および有機物の組織化構造のナノレベル解析手法から得られた知見を通して, 有機デバイス物性と分子物性の間を埋めるのに必要な学理を探究した. (1)有機固溶体の太陽電池への応用 : テトラベンゾポルフィリンとその類縁体CABPをある比で混合すると生成する有機固溶体について, それぞれの材料単独から得られる結晶とは異なる固体形態を高分解能走査電子顕微鏡(SEM)観察により明らかにした. この固溶体から作製した薄膜は長波長側に吸収を有し, 有機薄膜太陽電池として優れた性能を示す事を見いだした. (2)高分子を用いた半透明鉛ペロブスカイト太陽電池の長寿命化 : 鉛ペロブスカイト太陽電池の活性層への添加物としてフッ化物ポリマーを用いる事で, 薄膜太陽電池のデバイス寿命を長くできるということを明らかにした. デバイス寿命問題解決と新型太陽電池デバイスの開発に飛躍的な発展が期待できる. (3)有機一有機界面の相分離機能解明 : 固体表面上におけるポルフィリン誘導体の結晶成長機構を高分解能SEMで解析し, 固体表面と分子の相互作用の強弱で結晶核形成を制御できることが明らかにした. (4)有機分子ワイヤの電子移動速度高速化 : 炭素架橋フェニレンビニレンの電子移動速度を評価した結果, 既存の分子ワイヤに比べて840倍程度も速くなることを発見した. この高速化の要因として, 電子的カップリングの寄与に加え, これまで有機分子ワイヤでは限られた条件下でのみ見られた「非弾性トンネリング」と呼ばれる非線形機構の寄与が示唆された. (5)低環境負荷型有機合成反応の開発 : 鉄触媒による炭素-水素結合活性化を鍵とした新規触媒反応として, sp2炭素の有機ホウ素化反応, 安価なハロゲン化物やトシル酸エステルを原料とした芳香族化合物のアルキル化反応などを開発した.
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