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ナノ界面におけるキャリア輸送と光エネルギー変換

研究課題

研究課題/領域番号 15H03764
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 物理化学
研究機関東京大学

研究代表者

山下 晃一  東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (40175659)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
16,510千円 (直接経費: 12,700千円、間接経費: 3,810千円)
2017年度: 5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円)
2016年度: 5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円)
2015年度: 5,850千円 (直接経費: 4,500千円、間接経費: 1,350千円)
キーワード光エネルギー変換 / 有機薄膜太陽電池 / 水分解光触媒 / ナノ界面キャリア輸送 / 可視光応答型の水分解光触媒 / 第一原理計算 / バンド端位置 / 組成依存性 / バンド構造 / キャリア拡散 / キャリア有効質量 / 表面・界面物性 / 光物性 / 再生可能エネルギー / 太陽光発電 / ナノ材料 / ペロブスカイト型酸窒化物 / バンド内熱緩和 / 水分解光触媒反応 / キャリア緩和時間 / アニオン原子配列 / 密度汎関数多体摂動論 / 非平衡グリーン関数法 / エキシトン・ダイナミクス / 光触媒反応活性 / 光電変換効率 / 電荷再結合 / モルフォロジー
研究成果の概要

太陽光エネルギーの有効利用を目指し、そのカギを握る技術を“ナノ界面におけるキャリア輸送”の観点からとらえ、具体的に、光エネルギー変換技術として、電気を直接取り出す有機薄膜太陽電池と水を光分解することで水素を化学エネルギーとして取り出すことができる水分解光触媒を取り上げ、それぞれの技術で求められているナノ界面キャリア輸送の制御と最適化について理論化学・計算化学的アプローチに基づいて研究を行った。有機薄膜太陽電池におけるキャリア再結合速度、水分解光触媒のキャリア緩和とキャリア拡散に関する電子論的要因を明らかにした。

報告書

(4件)
  • 2017 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書
  • 研究成果

    (31件)

すべて 2017 2016 2015 その他

すべて 雑誌論文 (15件) (うち国際共著 11件、 査読あり 15件、 謝辞記載あり 8件) 学会発表 (15件) (うち国際学会 15件、 招待講演 12件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Anion Ordering in CaTaO2N: Structural Impact on the Photocatalytic Activity. Insights from First-Principles2017

    • 著者名/発表者名
      Kubo Ayako、Giorgi Giacomo、Yamashita Koichi
    • 雑誌名

      Chemistry of Materials

      巻: 29 号: 2 ページ: 539-545

    • DOI

      10.1021/acs.chemmater.6b03366

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Charge Carrier Trapping at Surface Defects of Perovskite Solar Cell Absorbers: A First-Principles Study2017

    • 著者名/発表者名
      Uratani Hiroki、Yamashita Koichi
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry Letters

      巻: 8 号: 4 ページ: 742-746

    • DOI

      10.1021/acs.jpclett.7b00055

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Defects in crystalline PVDF: a density functional theory-density functional tight binding study2017

    • 著者名/発表者名
      Arabnejad Saeid、Yamashita Koichi、Manzhos Sergei
    • 雑誌名

      Phys. Chem. Chem. Phys.

      巻: 19 号: 11 ページ: 7560-7567

    • DOI

      10.1039/c7cp00510e

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Development of a Classical Interatomic Potential for MAPbBr32017

    • 著者名/発表者名
      Tomoyuki Hata, Giacomo Giorgi, Koichi Yamashita, Claudia Caddeo, Alessandro Mattoni
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry C

      巻: 121 号: 7 ページ: 3724-3733

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.6b11298

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Role of Quantum-Confinement in Anatase Nanosheets2017

    • 著者名/発表者名
      Varsano Daniele、Giorgi Giacomo、Yamashita Koichi、Palummo Maurizia
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry Letters

      巻: 8 号: 16 ページ: 3867-3873

    • DOI

      10.1021/acs.jpclett.7b01717

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Zero-Dimensional Hybrid Organic?Inorganic Halide Perovskite Modeling: Insights from First Principles2016

    • 著者名/発表者名
      Giorgi Giacomo、Yamashita Koichi
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry Letters

      巻: 7 号: 5 ページ: 888-899

    • DOI

      10.1021/acs.jpclett.6b00122

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Photon-absorbing charge-bridging states in organic bulk heterojunctions consisting of diketopyrrolopyrrole derivatives and PCBM2016

    • 著者名/発表者名
      Mikiya Fujii, Woong Shin, Takuma Yasuda, and Koichi Yamashita
    • 雑誌名

      Physical Chemistry Chemical Physics

      巻: 18 号: 14 ページ: 9514-9523

    • DOI

      10.1039/c5cp06183k

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Dipole Analyses for Short-Circuit Current in Organic Photovoltaic Devices of Diketopyrrolopyrrole-Based Donor and PCBM2016

    • 著者名/発表者名
      Shohei Koda, Mikiya Fujii, Shintaro Hatamiya, Koichi Yamashita
    • 雑誌名

      Theoretical Chemistry Accounts

      巻: 135 号: 5 ページ: 115-124

    • DOI

      10.1007/s00214-016-1875-z

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] The Effects of the Organic-Inorganic Interactions on the Thermal Transport Properties of CH3NH3PbI32016

    • 著者名/発表者名
      Tomoyuki Hata, Giacomo Giorgi, Koichi Yamashita
    • 雑誌名

      Nano Letters

      巻: - 号: 4 ページ: 2749-2753

    • DOI

      10.1021/acs.nanolett.6b00457

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Structural and electronic features of small hybrid organic?inorganic halide perovskite clusters: a theoretical analysis2016

    • 著者名/発表者名
      Giorgi Giacomo、Yoshihara Tomohiro、Yamashita Koichi
    • 雑誌名

      Physical Chemistry Chemical Physics

      巻: 18 号: 39 ページ: 27124-27132

    • DOI

      10.1039/c6cp03193e

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Energy Alignment of Frontier Orbitals and Suppression of Charge Recombinations in P3HT/SWNT2015

    • 著者名/発表者名
      Katsuhiko Nishimra, Mikiya Fujii, Ryota Jono, and Koichi Yamashita
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry C

      巻: 119 号: 47 ページ: 26258-26265

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.5b06876

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Zero-dipole molecular organic cations in mixed organic-inorganic halide perovskites: possible chemical solution for the reported anomalous hysteresis in the current-voltage curve measurements2015

    • 著者名/発表者名
      G. Giorgi, K. Yamashita
    • 雑誌名

      Nanotechnology

      巻: 26 号: 44 ページ: 442001-442001

    • DOI

      10.1088/0957-4484/26/44/442001

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Organic-inorganic halide perovskites: an ambipolar class of materials with enhanced photovoltaic performances2015

    • 著者名/発表者名
      G. Giogi, K. Yamashita
    • 雑誌名

      J. Mater. Chem. A

      巻: 3 号: 17 ページ: 8981-8991

    • DOI

      10.1039/c4ta05046k

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Theoretical Study of Surface Complexes between TiO<sub>2</sub> and HeteroTCNQs Showing Interfacial Charge-Transfer Transitions Designed Based on Redox Potential2015

    • 著者名/発表者名
      Yuhei Shimoda, Ryota Jono, Hiroshi Segawa, Koichi Yamashita
    • 雑誌名

      Bulletin of the Chemical Society of Japan

      巻: 88 号: 10 ページ: 1410-1416

    • DOI

      10.1246/bcsj.20150046

    • NAID

      130005102807

    • ISSN
      0009-2673, 1348-0634
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Alternative, lead-free, hybrid organic-inorganic perovskites for solar applications: a DFT analysis2015

    • 著者名/発表者名
      Giacomo Giorgi, Koichi Yamashita
    • 雑誌名

      Chem. Lett.

      巻: 44 号: 6 ページ: 826-828

    • DOI

      10.1246/cl.150143

    • NAID

      130005074593

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Structural and Electronic Features of Hybrid Organic Inorganic Halide Perovskite Clusters and Surfaces:Insights from First Principles2017

    • 著者名/発表者名
      山下 晃一
    • 学会等名
      ICCMSE2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] CARRIER DYNAMICS OF ORGANIC-INORGANIC METAL HALIDE PEROVSKITES2017

    • 著者名/発表者名
      山下 晃一
    • 学会等名
      International Conference & Workshop REMOO
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Theoretical Study on Energy Conversion Processes of Perovskite Solar Cells2017

    • 著者名/発表者名
      山下 晃一
    • 学会等名
      Nano and Giga Challenges in Electronics, Photonics and Renewable Energy
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Thermal Effect on the Morphology and Performance of Organic Photovoltaics2017

    • 著者名/発表者名
      E. Kawashima, M. Fujii, K. Yamashita
    • 学会等名
      EMN Summit 2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Charge Separation and Charge Carrier Trapping of Lead Iodide Perovskites2017

    • 著者名/発表者名
      山下 晃一
    • 学会等名
      Psi-k workshop
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Theoretical Study on Energy Conversion Processes of Perovskite Solar Cells2016

    • 著者名/発表者名
      K. Yamashita
    • 学会等名
      IUPAC 12th International Conference on Novel Materials and their Synthesis (NMS-XII)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Energy Alignment of Frontier Orbitals and Suppression of Charge Recombinations in P3HT/SWNT2016

    • 著者名/発表者名
      K. Nishimura, M. Fujii, R. Jono, and K.Yamashita
    • 学会等名
      12th ICCMSE
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Energy Alignment of Frontier Orbitals and Suppression of Charge Recombinations in P3HT/SWNT2016

    • 著者名/発表者名
      K. Nishimura, M. Fujii, R. Jono, and K.Yamashita
    • 学会等名
      APCTCC7
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Zero-Dimensional Hybrid Organic Inorganic Halide Perovskite Modeling: Insights from First Principles2016

    • 著者名/発表者名
      Giacomo Giorgi, Koichi Yamashita
    • 学会等名
      7th International conference on Advanced Nanomaterilas
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Zero-Dimensional Hybrid Organic Inorganic Halide Perovskite Modeling: Insights from First Principles2016

    • 著者名/発表者名
      Giacomo Giorgi, Koichi Yamashita
    • 学会等名
      Spanish-Portuguese Conference on Photochemistry
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Carrier Dynamics of Organic-Inorganic Metal Halide Perovskite Semiconductors2015

    • 著者名/発表者名
      Koichi Yamashita
    • 学会等名
      PACIFICHEM2015
    • 発表場所
      Honolulu, Hawaii
    • 年月日
      2015-12-15
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Carrier Dynamics of Organic-Inorganic Metal Halide Perovskite Semiconductors2015

    • 著者名/発表者名
      Koichi Yamashita
    • 学会等名
      ICIQ-FIFC Spain-Japan Joint Symposium on Theoretical and Computational Chemistry of Complex Systems
    • 発表場所
      Institute of Chemical research of Catalonia, Tarragona, Spain
    • 年月日
      2015-11-25
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Carrier Dynamics of Organic-Inorganic Metal Halide Perovskite Semiconductors2015

    • 著者名/発表者名
      Koichi Yamashita
    • 学会等名
      6th JCS International Symposium on Theoretical Chemistry
    • 発表場所
      Smolenice Castle, Smolenice, Slovakia
    • 年月日
      2015-10-11
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Carrier Dynamics of Organic-Inorganic Metal Halide Perovskite Semiconductors2015

    • 著者名/発表者名
      Koichi Yamashita
    • 学会等名
      the CECAM workshop on Perovskite solar cells: the quest for a theoretical description
    • 発表場所
      CECAM-HQ EPFL, Lausanne, Switzerland
    • 年月日
      2015-08-25
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Carrier Dynamics of Organic-Inorganic Metal Halide Perovskite Semiconductors2015

    • 著者名/発表者名
      Koichi Yamashita
    • 学会等名
      the CECAM workshop on Charge Transfer Modeling in Chemistry: new methods and solutions for a long-standing problem
    • 発表場所
      Chimie ParisTech, Paris, France
    • 年月日
      2015-04-07
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [備考] 東京大学工学部化学システム工学科山下・牛山研究室

    • URL

      http://www.tcl.t.u-tokyo.ac.jp/

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書

URL: 

公開日: 2015-04-16   更新日: 2019-03-29  

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