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高純度化と高分子量化が共役高分子材料にもたらす特性向上の原理解明

研究課題

研究課題/領域番号 15K17922
研究種目

若手研究(B)

配分区分基金
研究分野 デバイス関連化学
研究機関筑波大学

研究代表者

桑原 純平  筑波大学, 数理物質系, 講師 (70466655)

研究協力者 神原 貴樹  
安田 剛  
野原 雄太  
熊田 達也  
倉持 政宏  
高瀬 直人  
藤枝 洋平  
劉 松林  
丸山 啓輔  
研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2017-03-31
研究課題ステータス 完了 (2016年度)
配分額 *注記
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2016年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
2015年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
キーワード有機薄膜太陽電池 / 有機電界効果トランジスタ / 共役高分子 / 重縮合 / 直接アリール化 / 有機薄膜トランジスタ / 純度 / 分子量
研究成果の概要

高分子材料の純度や分子量が、有機薄膜太陽電池におよぼす影響を明らかにした。非晶性の高分子の場合、末端に存在するBrが太陽電池特性を大きく低下させる不純物となることを明らかにした。その一方で触媒残渣である Pd の残存は初期特性に大きな影響を及ぼさなかった。分子量においては、4万以上の分子量であれば依存性は見られなかった。一方で、太陽電池の長期安定性の観点で評価すると、Pdの残存や低分子量であることは短寿命化につながることが分かった。これらの知見、合成手法の最適化、デバイス構造の改善により、最大で6.8%の光電変換効率を達成した。

報告書

(3件)
  • 2016 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2015 実施状況報告書
  • 研究成果

    (14件)

すべて 2017 2016 2015 その他

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件、 オープンアクセス 2件、 謝辞記載あり 3件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 3件、 招待講演 4件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Direct Arylation Polycondensation for Synthesis of Bithiazole-based Conjugated Polymers and Their Physical Properties2017

    • 著者名/発表者名
      Junpei Kuwabara, Masahiro Kuramochi, Songlin Liu, Takeshi Yasuda, and Takaki Kanbara
    • 雑誌名

      Polym. J.

      巻: 49 号: 1 ページ: 123-131

    • DOI

      10.1038/pj.2016.75

    • NAID

      120007135028

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Suppression of Homo-coupling Side Reactions in Direct Arylation Polycondensation for Producing High Performance OPV Materials2016

    • 著者名/発表者名
      Junpei Kuwabara, Yohei Fujie, Keisuke Maruyama, Takeshi Yasuda, and Takaki Kanbara
    • 雑誌名

      Macromolecules

      巻: 49 号: 24 ページ: 9388-9395

    • DOI

      10.1021/acs.macromol.6b02380

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effects of the Terminal Structure, Purity, and Molecular Weight of an Amorphous Conjugated Polymer on Its Photovoltaic Characteristics2016

    • 著者名/発表者名
      Junpei Kuwabara, Takeshi Yasuda, Naoto Takase, and Takaki Kanbara
    • 雑誌名

      ACS Appl. Mater. Interfaces

      巻: 8 号: 3 ページ: 1752-1758

    • DOI

      10.1021/acsami.5b09482

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Synthesis of Conjugated Polymers Possessing Diketopyrrolopyrrole (DPP) Units Bearing Phenyl, Pyridyl, and Thiazolyl Groups by Direct Arylation Polycondensation: Effects of Aromatic Groups in DPP on Physical Properties2016

    • 著者名/発表者名
      Junpei Kuwabara, Naoto Takase, Takeshi Yasuda, Takaki Kanbara
    • 雑誌名

      J. Polym. Sci. A Polym. Chem.

      巻: 54 号: 15 ページ: 2337-2345

    • DOI

      10.1002/pola.28105

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Direct Arylation Polycondensation of Thienothiophenes with Various Dibromoarylenes2015

    • 著者名/発表者名
      Tatsuya Kumada, Yuta Nohara, Junpei Kuwabara, and Takaki Kanbara
    • 雑誌名

      Bull. Chem. Soc. Jpn.

      巻: 88 号: 11 ページ: 1530-1535

    • DOI

      10.1246/bcsj.20150235

    • NAID

      130005108570

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 有機薄膜太陽電池の実用化を支える 材料合成技術の開発2017

    • 著者名/発表者名
      桑原純平
    • 学会等名
      日本化学会 第97春季年会
    • 発表場所
      慶應義塾大学 日吉キャンパス 神奈川県 横浜市
    • 年月日
      2017-03-18
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] C-H 結合の直接アリール化反応を利用した共役高分子の合成2016

    • 著者名/発表者名
      桑原純平
    • 学会等名
      産業技術総合研究所 触媒化学融合研究センター講演会
    • 発表場所
      産業技術総合研究所 茨城県 つくば市
    • 年月日
      2016-10-07
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 直接アリール化重縮合を用いて合成した共役高分子の光電変換特性2016

    • 著者名/発表者名
      桑原純平、藤江陽平、丸山啓輔、 安田剛、神原貴樹
    • 学会等名
      第65回高分子討論会
    • 発表場所
      神奈川大学 横浜キャンパス 神奈川県 横浜市
    • 年月日
      2016-09-14
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 直接アリール化重縮合における副反応の検証2016

    • 著者名/発表者名
      桑原純平、藤江陽平、神原貴樹
    • 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 兵庫県 神戸市
    • 年月日
      2016-05-26
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Practical synthetic method for conjugated polymer materials in OPV application2016

    • 著者名/発表者名
      Junpei Kuwabara
    • 学会等名
      PSK 2016 Spring Meeting
    • 発表場所
      Daejeon Convention Center (Korea)
    • 年月日
      2016-04-07
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Effects of impurity in amorphous conjugated polymer for organic thin-film solar cells2015

    • 著者名/発表者名
      Junpei Kuwabara, Naoto Takase, Takeshi Yasuda, Takaki Kanbara
    • 学会等名
      The International Chemical Congress of Pacific Basin Societies 2015
    • 発表場所
      Hawaii Convention Center (U.S.A.)
    • 年月日
      2015-12-16
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Practical synthetic method of conjugated polymer materials for organic photovoltaics2015

    • 著者名/発表者名
      Junpei Kuwabara, Takaki Kanbara
    • 学会等名
      TGSW2015
    • 発表場所
      EPOCAL TSUKUBA(茨城県つくば市)
    • 年月日
      2015-09-30
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 共役高分子材料の純度や分子量が光電変換機能に及ぼす影響2015

    • 著者名/発表者名
      桑原 純平、高瀬 直人、安田 剛、 神原 貴樹
    • 学会等名
      第64回高分子討論会
    • 発表場所
      東北大学 川内キャンパス(宮城県仙台市)
    • 年月日
      2015-09-17
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [備考] 神原・桑原研究室 ホームページ

    • URL

      http://www.ims.tsukuba.ac.jp/~kanbara_lab/index.htm

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書

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公開日: 2015-04-16   更新日: 2018-03-22  

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