2013 Fiscal Year Annual Research Report
光合成の原理と材料を用いた新型色素増感バルクヘテロジャンクション太陽電池の開発
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23686138
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| Research Institution | Yamagata University |
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Principal Investigator |
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| Project Period (FY) |
2011-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 真空蒸着 / インドリン色素 / 両極性分子 / 有機薄膜太陽電池 / 高効率 |
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| Research Abstract |
今年度の研究は前年度の成果に基づいて、更に展開していた。
1．クロロフイル誘導体の両極性の発見及び有機太陽電池への応用。自然光合成系の中のクロロフイル分子は光吸収、エネルギー及び電子移動反応に貢献しているから、電子とホールの輸送を両方していると考えられる。従来の有機太陽電池は電子ドナーかアクセプターとして開発している。私は世界中で初めて電子ドナーとアクセプター両方の性能クロロフイル誘導体分子を開発した。開発した分子の電子移動度はホール移動度より高いに対して、電子アクセプターとする性能はドナーとする性能よりは低く、分子のエネルギー準位による支配することが分かった。こんな成果に踏んで、更に市販の電子アクセプターとしているフラーレンをドナーとして活用してみた。世界的に初めてフラーレンのみで有機太陽電池の構築に成功した。
２．色素増感太陽電池に使用するインドリン色素の有機太陽電池への応用。インドリン色素（D149, D131)は従来の色素増感太陽電池に良く使用している色素であり、高い吸収係数を持ち、有機太陽電池のドナー材料として、適用している。今度は、最初に分子量の大きいD149を塗布型有機太陽電池に活用してみた。しかし、分子の溶解度が限られていて、電池の変換効率は1.3％しか出なかった。この問題を解決するために、真空中で蒸発できるD131をフラーレンと色んな比率で共蒸着し太陽電池を作った。この方法で作った太陽電池は塗布型の太陽電池より遥かに高く、4.5％まで達成した。この効率は市販の有機太陽電池ドナー分子に負けなく、非常に高い性能を示した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
元の計画は光合成材料を用いた有機太陽電池の高効率を達成する及び市販している色素増感太陽電池材料の有機太陽電池への応用。光合成材料に関しては、今度両極性を持つクロロフイル誘導体の開発に成功した。クロロフイル誘導体を用いた有機太陽電池の変換効率も3％程度届いた。この成果はOrg. Electro.に発表した。
市販色素増感太陽電池の色素を用いた有機太陽電池の開発も順調に進んだ。インドリン色素に基づいた有機太陽電池の変換効率は5.1％を達成した。関連の成果はMolecules, Org. Electro.などの雑誌及び学会で発表した。
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| Strategy for Future Research Activity |
次の研究展開は主に光合成材料の高いホール移動度を中心的にすると考えている。
1．光合成材料をホール輸送層とする有機無機プロペスカート太陽電池を開発する。光合成材料の高いホール移動度は有機無機太陽電池にとって、特に重要な特性と考えている。
２．両極性のクロロフイル誘導体を電子アクセプターとしてプロベスカード太陽電池に応用する。
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