2015 Fiscal Year Annual Research Report
高効率有機薄膜太陽電池を指向した近赤外光吸収材料の開発
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26870144
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| Research Institution | Saitama University |
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Principal Investigator |
古川 俊輔 埼玉大学, 理工学研究科, 助教 (70625590)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 有機薄膜太陽電池 / 近赤外吸収材料 / キノイド / ホウ素錯体 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は，高効率有機薄膜太陽電池を指向した，近赤外光のみを選択的に吸収するドナー材料の開発を目的としている．キノイド型π共役分子は，HOMO-LUMO遷移に由来する光吸収が極めて強く，長波長吸収を示すため，近赤外光のみを選択的に吸収する手段として有望である．これまでのキノイド型分子の問題点として，1) 分子の開殻性に起因した不安定性と，2) 太陽電池用ドナー材料として適さないエネルギー準位が挙げられる．今回，安定な新規キノイド型材料を設計・合成し，有機薄膜太陽電池の光吸収ドナー材料として評価を行った．
新規キノイド型分子をドナーとして，またフラーレンC60をアクセプターとして使用したヘテロジャンクション型太陽電池素子において，近赤外領域(890 nmまで）の光電変換を達成した．光電変換効率(PCE）は0.37%であり，この効率のボトルネックとして，材料自身の電荷輸送特性が一因であることを明らかにした．
また，新たな近赤外光吸収材料の設計指針として，ベンゾジピロール骨格をドナー骨格として有するドナー・アクセプター(D-A）連結型分子を考案し，合成することに成功した．本分子は，太陽電池材料へ利用するうえで欠かせないエネルギー準位制御を，簡便な化学修飾を経ることで達成できるユニークな分子である．このD-A型分子にトリアリールボランを作用させて合成したホウ素錯体は，1050 nmまでに及ぶ長波長吸収を示し，新たな近赤外光吸収材料の設計指針を与える有用な知見となった．
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