• Search Research Projects
  • Search Researchers
  • How to Use
  1. Back to project page

2012 Fiscal Year Annual Research Report

高性能半導体ポリマーの創出と構造制御

Research Project

Project/Area Number 24685030
Research Category

Grant-in-Aid for Young Scientists (A)

Research InstitutionHiroshima University

Principal Investigator

尾坂 格  広島大学, 大学院・工学研究院, 助教 (80549791)

Project Period (FY) 2012-04-01 – 2015-03-31
Keywords高分子合成 / 高分子機能・物性 / 有機トランジスタ / 有機薄膜太陽電池
Research Abstract

近年の有機半導体材料の進歩により有機エレクトロニクスの発展は目覚ましく、実用化に向けた気運が急激に高まっている。一方で、高性能な半導体ポリマーを創出する上で、分子設計上、真に重要なポイントが何であるか解明することは避けては通れない道であり、今一度、学術的見地からそれを考える必要がある。本研究では、キャリア輸送効率化と有機半導体デバイスの高性能化に向けた半導体ポリマーの配向制御を目指し、分子科学的アプローチから新規半導体ポリマーの創出と、それに向けた分子設計指針確立を目的とする。種々の分子骨格を基盤としたポリマーを検討する中で、今年度はナフトジチオフェンとナフトビスチアジアゾールを有するポリマーにおいて、可溶性基であるアルキル基を適切な位置に導入することで、ポリマーの溶解性および配向性を制御することができ、これらポリマーを用いた有機薄膜太陽電池において、世界最高レベルのエネルギー変換効率8.2%を得た。チアゾロチアゾール系ポリマーにおいては、アルキル基の組み合わせにより、ポリマーの配向性を精密に制御することが可能になり、これによって太陽電池の効率が5%から7%まで向上した。さらに、face-on配向性を持つポリマーは、キャリア輸送性の向上により、従来困難であった活性層厚膜化による太陽電池の高効率化が可能であることを見いだした。また、キナクリドン系ポリマーでは、ポリマーの電子状態を詳細に解析することで、本系においてキャリア輸送性がポリマーの配向性に依存しないこととの相関関係を見出すことができた。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

これまでポリマーの特性向上において、ポリマーの配向性が重要であることは長年議論されながら、分子科学的にこれを制御することは非常に困難であった。今年度、アルキル基の精密な配置、形状、長さにより精密な配向制御が可能であることを明らかにした。また、これにより、特に太陽電池においてはface-on配向性ポリマーにて、厚膜化による高効率化が可能であることを見出した。

Strategy for Future Research Activity

ポリマー主鎖骨格と配向性との相関、あるいは、電子状態をどのように制御するか、などに注力していく予定。

  • Research Products

    (25 results)

All 2013 2012

All Journal Article (5 results) (of which Peer Reviewed: 5 results) Presentation (20 results)

  • [Journal Article] Drastic Change of Molecular Orientation in a Thiazolothiazole Copolymer by Molecular-Weight Control and Blending with PC_<61>BM Leads to High Efficiencies in Solar Cells2012

    • Author(s)
      尾坂 格
    • Journal Title

      Advanced Materials

      Volume: Vol.24 Pages: 425-430

    • DOI

      10.1002/adma.201103065

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Synthesis, Characterization, and Transistor and Solar Cell Applications of A Naphthobisthiadiazole-Based Semiconducting Polymer2012

    • Author(s)
      尾坂 格
    • Journal Title

      Journal of American Cheimical Society

      Volume: Vol.134 Pages: 3498-3507

    • DOI

      10.1021/ja210687r

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Quinacridone-Based Semiconducting Polymers ; Implication of Electronic Structure and Orientational Order for Charge Transport Property2012

    • Author(s)
      尾坂 格
    • Journal Title

      Chemistry of Materials

      Volume: Vol.24 Pages: 1235-1243

    • DOI

      10.1021/cm300514z

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Naphthodithiophene-Based Donor-Acceptor Polymers : Versatile Semiconductors for OFETs and OPVs2012

    • Author(s)
      尾坂 格
    • Journal Title

      ACS Macro Letters

      Volume: Vol.1 Pages: 437-440

    • DOI

      10.1021/mz300065t

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Naphthodithiophenes as Building Units for Small Molecules to Polymers ; A Case Study for In-Depth Understanding of Structure-Property Relationships in Organic Semiconductors2012

    • Author(s)
      尾坂 格
    • Journal Title

      Journal Materials Chemistry C

      Volume: Vol.1 Pages: 1297-1304

    • DOI

      10.1039/c2tc00261b

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] New Polymer Semiconductors Based on Naphthobisthiadiazole for OTFT2013

    • Author(s)
      尾坂 格
    • Organizer
      ITC2013 The 9th International Thin-Film Transistor Conference 2013
    • Place of Presentation
      東京大学
    • Year and Date
      20130301-20130302
  • [Presentation] Semiconducting polymers with azole-based fused rings for organic photovoltaics2013

    • Author(s)
      尾坂 格
    • Organizer
      The 16^<th> SANKEN International The 11^<th> SANKEN Nanotechnology Symposium 2013
    • Place of Presentation
      Osaka University (ISIR)(招待講演)
    • Year and Date
      20130122-20130123
  • [Presentation] 有機薄膜太陽電池高効率化に向けた半導体ポリマーの設計・合成と構造制御2013

    • Author(s)
      尾坂 格
    • Organizer
      第12回高分子材料研究会
    • Place of Presentation
      岡山大学(招待講演)
    • Year and Date
      2013-01-30
  • [Presentation] A Naphthobisthiadiazo1e-Based Polymer : A Versatile Semiconductor for OFETs and OPVs2012

    • Author(s)
      尾坂 格
    • Organizer
      ICFPE2012
    • Place of Presentation
      東京大学
    • Year and Date
      20120906-20120908
  • [Presentation] Thiazolothiaole-Thiophene Copolymers : Implication of Structural Order for Charge Transport and Photovoltaic Properties2012

    • Author(s)
      尾坂 格
    • Organizer
      IPC2012 The 9th SPSJ International Polymer CO (2012/12/11~14)
    • Place of Presentation
      Kobe International Conference Center
    • Year and Date
      2012-12-14
  • [Presentation] 分子科学的アプローチによる高性能有機半導体の開発2012

    • Author(s)
      尾坂 格
    • Organizer
      電子情報技術部会・次世代エレクトロニクス分科会講演会
    • Place of Presentation
      新化学技術推進協会(JACI)(東京)(招待講演)
    • Year and Date
      2012-11-01
  • [Presentation] 分子科学的アプローチによる高性能半導体ポリマーの開発2012

    • Author(s)
      尾坂 格
    • Organizer
      KRIワークショップ'12
    • Place of Presentation
      (株) KRI本社 (東京)(招待講演)
    • Year and Date
      2012-10-26
  • [Presentation] Donor-Acceptor Semiconducting Polymers Incorporating Azole-Based Fused Rings2012

    • Author(s)
      尾坂 格
    • Organizer
      IS0E2012 International Symposium on Organic Electronics 2012
    • Place of Presentation
      沖縄科学技術大学院大学(招待講演)
    • Year and Date
      2012-10-03
  • [Presentation] 電子材料の製造、設計に役立つ有機合成化学の基礎2012

    • Author(s)
      尾坂 格
    • Organizer
      化学技術基礎講座-製品開発に必要な有機合成化学の基礎
    • Place of Presentation
      化学会館(東京)(招待講演)
    • Year and Date
      2012-09-21
  • [Presentation] 太陽電池高効率化に向けた新規半導体ポリマーの開発2012

    • Author(s)
      尾坂 格
    • Organizer
      第73回応用物理学学術講演会第有機分子・バイオエレクトロニクス分科内招待講演
    • Place of Presentation
      松山大学
    • Year and Date
      2012-09-12
  • [Presentation] チアゾロチアソール系半導体ポリマーの側鎖による配向制御とOPV特性2012

    • Author(s)
      斎藤 慎彦
    • Organizer
      第73回応用物理学学術講演会
    • Place of Presentation
      松山大学
    • Year and Date
      2012-09-12
  • [Presentation] アルキル置換ナフトジチオフェンを有するドナー・アクセプター型ポリマー2012

    • Author(s)
      加ヶ良 剛志
    • Organizer
      第73回応用物理学学術講演会
    • Place of Presentation
      松山大学
    • Year and Date
      2012-09-12
  • [Presentation] ナフトジチオフェン系半導体ポリマーにおけるアルキル置換位置の影響2012

    • Author(s)
      宝珍 義伸
    • Organizer
      第73回応用物理学学術講演会
    • Place of Presentation
      松山大学
    • Year and Date
      2012-09-12
  • [Presentation] ナフタレン部位で結合したナフトジチオフェンを主鎖に有するポリマーの合成とOFET特性2012

    • Author(s)
      小松 晃樹
    • Organizer
      第73回応用物理学学術講演会
    • Place of Presentation
      松山大学
    • Year and Date
      2012-09-12
  • [Presentation] A High-Perforniance Naphthobisthiadiazole-Based Semiconducting Polymer for Transistors and Solar Cells2012

    • Author(s)
      斎藤 慎彦
    • Organizer
      ICSM 2012 International Conference on Science and Technology of Synthetic Materials
    • Place of Presentation
      Hyatt Regency Hotel : Atlanta, GA, : U.S.A.
    • Year and Date
      2012-07-10
  • [Presentation] Drastic change of molecular orientation on a Thiazolothiazole copolymer by Molecular-weight control and blending with PC61BM leads to high efficiencies in solar cells2012

    • Author(s)
      尾坂 格
    • Organizer
      ICSM 2012 International Conference on Science and Technology of Synthetic Materials
    • Place of Presentation
      Hyatt Regency Hotel : Atlanta, GA, : U.S.A.(招待講演)
    • Year and Date
      2012-07-08
  • [Presentation] アゾール系兀骨格を有する高性能半導体ポリマー2012

    • Author(s)
      尾坂 格
    • Organizer
      平成24年度山形大学テニュアトラックシンポジウム「ナノサイエンスによるグリーンイノベーション」
    • Place of Presentation
      山形大学理学部(招待講演)
    • Year and Date
      2012-06-29
  • [Presentation] 分子科学的アプローチによる高性能半導体ポリマーの開発2012

    • Author(s)
      尾坂 格
    • Organizer
      第37回有機エレクトロニクス研究センター講演会
    • Place of Presentation
      山形大学有機エレクトロニクス研究センター(招待講演)
    • Year and Date
      2012-06-28
  • [Presentation] Conjugated Polymers for Organic Field-Effect Transistors and Solar Cells2012

    • Author(s)
      尾坂 格
    • Organizer
      PC2012
    • Place of Presentation
      応用化学長春研究院中国科学院(招待講演)
    • Year and Date
      2012-06-05
  • [Presentation] A High-Performance Naphthobisthiadiazole-Based Semiconducting Polymer for Transistors and Solar Cells2012

    • Author(s)
      尾坂 格
    • Organizer
      2012 MRS Spring Meeting & Exhibit
    • Place of Presentation
      Moscone西コンベンションセンター : サンフランシスコ : U.S.A.
    • Year and Date
      2012-04-12

URL: 

Published: 2014-07-16  

Information User Guide FAQ News Terms of Use Attribution of KAKENHI

Powered by NII kakenhi