Development of functional organic semiconductors towards utilization of dynamic exciton and their application to organic solar cells
| Project Area | Dynamic Exciton: Emerging Science and Innovation |
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| Project/Area Number |
20H05841
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Transformative Research Areas (A)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Review Section |
Transformative Research Areas, Section (II)
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
家 裕隆 大阪大学, 産業科学研究所, 教授 (80362622)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
東野 智洋 京都大学, 工学研究科, 准教授 (90711804)
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| Project Period (FY) |
2020-11-19 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥124,020,000 (Direct Cost: ¥95,400,000、Indirect Cost: ¥28,620,000)
Fiscal Year 2022: ¥23,010,000 (Direct Cost: ¥17,700,000、Indirect Cost: ¥5,310,000)
Fiscal Year 2021: ¥22,750,000 (Direct Cost: ¥17,500,000、Indirect Cost: ¥5,250,000)
Fiscal Year 2020: ¥32,240,000 (Direct Cost: ¥24,800,000、Indirect Cost: ¥7,440,000)
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| Keywords | 有機半導体 / 増感色素 / 有機太陽電池 / 色素増感太陽電池 / π共役分子 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では新機軸の有機半導体材料を開発することで、有機系の太陽電池における動的エキシトンの学理を構築する。具体的には、本研究では動的エキシトンを利用した光活性層の構築に向けて、フッ素原子を導入した狭バンドギャップ型ドナー、非フラーレン型アクセプターを系統的に創出し、有機太陽電池への応用を行う。また、増感色素へのフッ素原子導入により分子振動のエネルギーを調節することで、金属酸化物/増感色素/レドックス対界面での電子移動過程の精密制御に向けた色素増感太陽電池材料開発を行う。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では有機半導体材料を開発し、有機系の太陽電池における動的エキシトンの学理を構築することを目的としており、動的エキシトンの効果的な利用で複雑系の有機太陽電池、色素増感太陽電池の革新的素子展開を行っている。本年度は動的エキシトンに基づいた有機太陽電池材料の開発を行った。具体的には、動的エキシトンを利用した光活性層の構築に向けて、フッ素原子を導入した狭バンドギャップ型ドナー、非フラーレン型アクセプターの開発を行った。アクセプターに関しては、フッ素原子特有の排他的な凝集効果や電子受容能向上に起因する分子間相互作用を利用するため、フッ素元素を導入したキノイド構造分子を設計し、予定通りに合成することができた。このアクセプター分子とドナー性分子との混合薄膜状態において、結晶・非晶性を精密に調節できることが示唆された。そこで、より詳細な薄膜状態での解析を行うため、本領域のA02班との共同研究に着手した。また、動的エキシトンを利用した光活性層の構築に向けて、共役系部位の被覆と剛直性を併せもつユニットを用いた材料開発を行った。開発した分子の基礎物性と太陽電池特性の評価を行い、構造物性相関を明らかとした。また、色素増感太陽電池に関しても研究を行った。具体的には、金属酸化物/増感色素/レドックス対界面での電子移動過程の精密制御を実現するため、動的エキシトンに基づいた増感色素・レドックス対の設計・分子合成を行った。
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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
分子設計、有機合成ともに順調に進捗しており、目的生成物が得られている。また創出した分子の評価に向けた領域内共同研究も進んでいる。
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| Strategy for Future Research Activity |
次年度以降も現状の方向性を維持して研究開発を進めていく。
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Report
(1 results)
Research Products
(20 results)
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[Journal Article] Single-Molecule Conductance of a π-Hybridized Tripodal Anchor while Maintaining Electronic Communication2021
Author(s)
T. Ohto, A. Tashiro, T. Seo, N. Kawaguchi, Y. Numai, J. Tokumoto, S. Yamaguchi, R. Yamada, H. Tada, Y. Aso, Y. Ie
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Journal Title
Small
Volume: 17
Pages: 2006709-2006709
DOI
NAID
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