ドメイン及び界面制御を指向したブロック共重合体の創製と有機薄膜太陽電池への展開

• 研究課題/領域番号: 15K05661
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: デバイス関連化学
• 研究機関: 東京農工大学
• 研究代表者: 荻野 賢司 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (10251589)
• 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: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円); 2017年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2016年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円); 2015年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
• キーワード: ブロック共重合体 / 界面制御 / 有機薄膜太陽電池 / 正孔移動度 / ドメイン配向 / 剛直アモルファス領域 / ミクロ相分離 / ドメイン配向制御

研究成果の概要

自己凝集しやすく増感作用などを示すπ共役系色素部位を結合部位に配置した、p型半導体であるポリ（3－ヘキシルチオフェン）及び電気的に不活性な汎用高分子を構成単位に含む新規のブロック共重合体を設計・合成した。ブロック共重合体とn型半導体であるフラーレン誘導体との複合膜を有機薄膜太陽電池の活性層へと展開した。相分離したドメインのサイズや方向性を制御するとともに接合部に配置したπ共役系色素によりpn界面に新たな機能を付与できた。ブロック共重合体の構造、薄膜の階層構造及び素子特性の関連を明らかにし、太陽電池の高効率化のための分子設計の新しいコンセプトを見出すことができた。

研究成果

• [雑誌論文] Fabrication of Completely Polymer-Based Solar Cells with p- and n-Type Semiconducting Block Copolymers with Electrically Inert Polystyrene (2018)
  • 著者名/発表者名: Eri Tomita, Shinji Kanehashi, Kenji Ogino
  • 雑誌名: Materials 巻: 11 号: 3 ページ: 343-343
  • DOI: 10.3390/ma11030343
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Microfluidic Fabrication of Morphology-Controlled Polymeric Microspheres of Blends of Poly(4-butyltriphenylamine) and Poly(methyl methacrylate) (2018)
  • 著者名/発表者名: Saki Yoshida, Shu Kikuchi, Shinji Kanehashi, Kazuo Okamoto, Kenji Ogino
  • 雑誌名: Materials 巻: 11 号: 4 ページ: 582-582
  • DOI: 10.3390/ma11040582
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Incorporation of benzothiadiazole moiety at junction of polyfluorene- polytriarylamime block copolymer for effective color tuning in organic light emitting diode (2017)
  • 著者名/発表者名: Kyusun Kim, Yohei Inagagi, Shinji Kanehashi, Kenji Ogino
  • 雑誌名: Journal of Applied Polymer Science 巻: 134 号: 41
  • DOI: 10.1002/app.45393
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synthesis of polyfluorene-polytriarylamine block copolymers with light-emitting benzothiadiazole moieties: effect of chromophore location on electroluminescent properties (2017)
  • 著者名/発表者名: Kyusun Kim, Yohei Inagagi, Shinji Kanehashi, Kenji Ogino
  • 雑誌名: Polymer Journal 巻: 49 号: 10 ページ: 721-728
  • DOI: 10.1038/pj.2017.40
  • NAID: 40021328788
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synthesis and characterization of poly(3-hexylthiophene)-blockpoly( dimethylsiloxane) for photovoltaic application (2016)
  • 著者名/発表者名: Kousuke Tsuchiya, Kenji Ando, Takeshi Shimomura, Kenji Ogino
  • 雑誌名: Polymer 巻: 92 ページ: 125-132
  • DOI: 10.1016/j.polymer.2016.03.092
  • 査読あり
• [学会発表] Syntheses and applications of semiconducting block copolymer: Nanostructure control of optoelectronic devices (2017)
  • 著者名/発表者名: Kenji Ogino
  • 学会等名: The 6th International Conference on Nanostructures, Nanomaterials and Nanoengineering 2017 (ICNNN 2017)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Fabrication of all-polymer solar cells with controlled nanostructure utilizing block copolymers (2017)
  • 著者名/発表者名: Eri Tomita, Shinji Kanehashi, Kenji Ogino
  • 学会等名: The 14th Asia Textile Conference (ATC14)
  • 国際学会
• [学会発表] ポリ（３－ヘキシルチオフェン）とポリスチレンから成るブロック共重合体の半導体特性 (2017)
  • 著者名/発表者名: 冨田恵里、峯岸和司、金揆善、兼橋真二、荻野賢司
  • 学会等名: 平成29年度繊維学会秋季研究発表会
• [学会発表] 電気的に不活性なポリスチレンと p 型または n 型半導体成分から成るブロック共重合体の特性評価と有機薄膜太陽電池への応用 (2017)
  • 著者名/発表者名: 冨田恵里、峯岸和司、金揆善、兼橋 真二、荻野賢司
  • 学会等名: 第66回高分子討論会
• [学会発表] ポリ(3-ヘキシルチオフェン)を成分とするブロック共重合体の構造解析と物性評価 (2017)
  • 著者名/発表者名: 荻野賢司、冨田恵里、金揆善、兼橋真二
  • 学会等名: 第66回高分子討論会
• [学会発表] Synthesis of Low-band gap block-copolymer and evaluation of the performance as a hole-transporting material of organic solar cells (2016)
  • 著者名/発表者名: Sicong Qian, Shinji Kanehashi, Kenji Ogino
  • 学会等名: The 11th SPSJ International Polymer Conference (IPC2016)
  • 発表場所: 福岡国際会議場
  • 年月日: 2016-12-13
  • 国際学会
• [学会発表] 有機薄膜太陽電池を指向したチオフェン系ブロック共重合体の合成と物性評価 (2016)
  • 著者名/発表者名: 関理貴、荻野賢司
  • 学会等名: 平成28年繊維学会秋季研究発表会
  • 発表場所: 山形大学米沢キャンパス
  • 年月日: 2016-09-20
• [学会発表] 共通ブロック部を導入したドナー及びアクセプター材料を利用した All-polymer 太陽電池の作製及び評価 (2016)
  • 著者名/発表者名: 冨田恵里、兼橋真二、荻野賢司
  • 学会等名: 平成28年繊維学会秋季研究発表会
  • 発表場所: 山形大学米沢キャンパス
  • 年月日: 2016-09-20
• [学会発表] ナノ構造制御を指向した All-polymer 太陽電池の作製及び 評価 (2016)
  • 著者名/発表者名: 冨田恵里、兼橋真二、荻野賢司
  • 学会等名: 第65回高分子学会年次大会
  • 発表場所: 神戸国際会議場・展示場
  • 年月日: 2016-05-25
• [学会発表] All-polymer太陽電池への利用を指向したブロック共重合体の合成と構造解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 冨田恵里、兼橋真二、荻野賢司
  • 学会等名: 16-1NMR研究会（高分子学会）
  • 発表場所: 理化学研究所横浜キャンパス
• [学会発表] ポリジアセチレン/ブロック共重合体コンポジットの相分離構造の観察 (2015)
  • 著者名/発表者名: 橋爪透、宮崎祐樹、荻野賢司
  • 学会等名: 平成27年度繊維学会秋季研究発表会
  • 発表場所: 京都工芸繊維大学松ヶ崎キャンパス（京都府・京都市左京区）
  • 年月日: 2015-10-22
• [学会発表] 環状トリフェニルアミンの物性および構造的評価 (2015)
  • 著者名/発表者名: 大畑諒介、荻野賢司、宮石裕子、中村博
  • 学会等名: 平成27年度繊維学会秋季研究発表会
  • 発表場所: 京都工芸繊維大学松ヶ崎キャンパス（京都府・京都市左京区）
  • 年月日: 2015-10-22
• [備考] 東京農工大学荻野研究室
  • URL: http://web.tuat.ac.jp/~oginolab/
• [備考] 国立大学法人東京農工大学 荻野研究室HP
  • URL: http://web.tuat.ac.jp/~oginolab/
• [備考] 国立大学法人東京農工大学研究者総覧（荻野賢司）
  • URL: http://kenkyu-web.tuat.ac.jp/Profiles/5/0000467/profile.html