2012 Fiscal Year Annual Research Report
一重項分裂を示す有機半導体材料群の創出と有機太陽電池への応用
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24685029
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Grant-in-Aid for Young Scientists (A)
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| Research Institution | Yamagata University |
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Principal Investigator |
夫 勇進 山形大学, 大学院・理工学研究科, 准教授 (00350489)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 有機半導体 / 一重項分裂 / 太陽電池 |
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| Research Abstract |
有機半導体において、一重項励起子から二つの三重項励起子を生成する「一重項分裂」という現象が知られている。本研究では、高い一重項分裂効率を示す材料群の創出と有機薄膜太陽電池での200%に迫る光電変換効率を目指す。構造を明確に規定できる中・低分子材料を中心に開発を進め、蒸着および塗布型有機薄膜太陽電池に適用する。共鳴構造の寄与により、小さい基底一重項/三重項エネルギー差が期待できる、ビラジカル性化合物を量子化学計算により予測し新材料を設計する。低い励起三重項準位が期待でき、励起一重項分裂性化合物候補となり得るアリールエテン構造を中心に材料開発を進めていく。ピレン誘導体はサブμ秒オーダーの蛍光寿命を有しており、長い励起子拡散長が期待できるため、有機薄膜太陽電池での活性層としても検討する。9,9-ビフルオレニリデンは、隣り合うフルオレン間の立体障害により中心の二重結合がねじれるために部分的にビラジカル性を有していると考えられる。ラジカル性由来のSOMO準位の寄与により、HOMO-SOMO間、LUMO-SOMO間で電子遷移が起こるため吸収波長が長波長化すると考えられる。このような特性は有機薄膜太陽電池での活性層に応用が期待できる。9,9'-ビフルオレニリデンに、CT吸収による長波長領域の吸収を持つヘキシルビチオフェニルベンゾチアジアゾールを導入した(BTTh_2)_2BFを合成し、熱・光電子物性を評価した。
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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
共鳴構造の寄与により、小さい基底一重項/三重項エネルギー差が期待できる、ビラジカル性化合物を量子化学計算により予測し新材料を設計した。低い励起三重項準位が期待でき、励起・重項分裂性化合物候補となり得るアリールエテン構造を中心に材料開発を進めた。新しい化合物の合成に成功し、太陽電池素子化、評価も進んでいる。分子設計、合成に関しての知見も得られはじめており、初年度計画通り順調に進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
継続して一重項分裂候補となる化合物の合成を推し進める。磁場中での光電変換効率の測定システムを構築し、開発材料の一重項分裂特性を評価する。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
研究推進の進捗に合わせ、磁場中での光電変換効率の測定システムの構築が平成25年度になったため、その費用に充当する予定である。
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