2015 Fiscal Year Annual Research Report
デバイスレス有機薄膜太陽電池性能予測診断システムの開発
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25288084
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
佐伯 昭紀 大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (10362625)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 太陽電池 / マイクロ波分光 / 時間分解 / 白色光 / 共役高分子 / フラーレン / 有機薄膜太陽電池 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
デバイスレスXe-flash TRMCシステムを駆使して、高効率太陽電池実現のための新たな高分子材料とフラーレン材料の設計・合成を行った。これまでにイソインディゴ（IDG）の類似体であるチエノイソインディゴ（TIDG）を開発し、高分子太陽電池へ展開したが、長波長吸収のトレードオフとして励起子寿命が短くなり、拡散長の低下と太陽電池効率の低下を引き起こした。そこで、IDGとTIDGの両者を非対称に結合させたベンゾチエノイソインディゴ基（BTIDG）を設計し、新規高分子を合成した。2次元微小角X線回折の結果から、この高分子単膜は95%にも上る最高クラスのface-on配向度を示した。太陽電池効率は4.2%まで向上し、BTIDG骨格の優れた電子受容性とホール輸送特性、さらには太陽電池への有効性を実証した。
また、5－7員環を有するスピロ（チオ）アセタール基に注目し、可溶性フラーレンSAFn、STAFn（n = 5－7）を設計・合成した。溶媒中では（チオ）アセタール構造の柔軟性が十分な溶解性を確保しつつ、膜中ではフラーレン間の隙間に折りたたまれるように密に充填され効率的な電子輸送が可能となる設計に基づいている。さらに、2つの（チオ）アセタール基は電子供与性基として作用し、LUMO準位を上昇させ開放電圧の向上が期待できる。加えて、高収率かつ簡便な2段階合成法により系統的に誘導体を合成できるため、分子構造と光電変換機能における正確な性能支配因子を詳細に検討した。このような戦略のもと、スピロ（チオ）アセタール化フラーレンの開発と、光電変換特性とそれに関連する電気化学、表面形状、結晶構造を系統的に明らかにした。
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| Research Progress Status |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Causes of Carryover |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
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[Journal Article] Pressure Modulation of Backbone Conformation and Intermolecular Distance of Conjugated Polymers Toward Understanding the Dynamism of π-Figuration of their Conjugated System2015
Author(s)
Y. Noguchi, A. Saeki, T. Fujiwara, S. Yamanaka, M. Kumano, T. Sakurai, N. Matsuyama, M. Nakano, N. Hirao, Y. Ohishi, and S. Seki
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Journal Title
J. Phys. Chem. B
Volume: 119
Pages: 7219-7230
DOI
Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
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