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塗布型有機太陽電池の耐候性に関する基礎研究-固体NMR法を中心とした劣化解析-

研究課題

研究課題/領域番号 16K05952
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
研究機関神戸大学

研究代表者

福島 達也  神戸大学, 工学研究科, 講師 (70705392)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)
2018年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
2017年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2016年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
キーワード有機薄膜太陽電池 / 有機半導体高分子 / 分光分析 / 材料劣化 / 耐候性 / 固体核磁気共鳴法 / 相分離構造 / 劣化解析 / 有機太陽電池
研究成果の概要

本課題にて展開した塗布型有機薄膜太陽電池には分子構造の設計自由度を生かした様々な有機半導体高分子が用いられている。軽量かつ低コストなエネルギーデバイスの実現に向けて、その光電変換特性は着実に向上している一方、有機半導体自身の光劣化に関する研究は少ないのが現状である。本研究では、分光分析法を用いて、有機半導体高分子の光劣化メカニズムの解明を試みた。その結果、疑似太陽光照射による有機半導体高分子の光劣化に伴う分子構造変化およびその定量的な変化の解明に成功した。本研究にて用いた解析手法を他の有機半導体高分子に適用することにより、高耐候性を有する光電変換材料の分子設計指針が期待される。

研究成果の学術的意義や社会的意義

今後、本研究をさらに進めることにより、光電変換材料の光や熱に対する「分子骨格の弱点」を明確にすることができれば、分子設計へのフィードバックにより、耐候性の優れた有機半導体高分子の創製が可能なると予想される。本研究にて展開したドナー・アクセプター混合状態ならびに分子構造を含めた一連の解析は基礎的であると同時に、応用面においても有機太陽電池の分野で不足している耐候性向上に関する指針を与えるものとして、意義があると考えられる。また、軽量かつ低コストなエネルギーデバイスの普及における一助になり得ると予想される。

報告書

(4件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実施状況報告書
  • 2016 実施状況報告書
  • 研究成果

    (29件)

すべて 2019 2018 2017 2016

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 6件) 学会発表 (23件) (うち国際学会 4件)

  • [雑誌論文] Synthesis and characterization of cyclic P3HT as a donor polymer for organic solar cells2019

    • 著者名/発表者名
      Tatsuya Fukushima, Hirotaka Ishibashi, Daichi Suemasa, Ryosuke Nakamura, Masanobu Yomogida, Takuya Isono, Toshifumi Satoh, and Hironori Kaji
    • 雑誌名

      J. Polym. Sci. B

      巻: 57 号: 5 ページ: 266-271

    • DOI

      10.1002/polb.24779

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] イオン液体の真空下蒸発過程における熱物性2019

    • 著者名/発表者名
      堀家匠平, 小柴康子, 福島達也, 石田謙司
    • 雑誌名

      溶融塩および高温化学

      巻: 62 ページ: 18-24

    • NAID

      40021823664

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Thermodynamics of ionic liquid evaporation under vacuum2018

    • 著者名/発表者名
      Shohei Horike, Masato Ayano, Masahiro Tsuno, Tatsuya Fukushima, Yasuko Koshiba, Masahiro Misakia and Kenji Ishida
    • 雑誌名

      Physical Chemistry Chemical Physics

      巻: 20 号: 33 ページ: 21262-21268

    • DOI

      10.1039/c8cp02233j

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Thermodynamics and kinetics of polyoxyethylene alkyl ether evaporation from inkjet-printed carbon nanotube thin films by vacuum annealing2018

    • 著者名/発表者名
      Shohei Horike, Tatsuya Fukushima, Takeshi Saito, Yasuko Koshiba, Masahiro Morimoto, Masahiro Misaki, and Kenji Ishida
    • 雑誌名

      Flex. Print. Electron

      巻: 3 号: 2 ページ: 025006-025006

    • DOI

      10.1088/2058-8585/aac349

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Photoinduced charge-carrier modulation of inkjet-printed carbon nanotubes via poly(vinyl acetate) doping and dedoping for thermoelectric generators2018

    • 著者名/発表者名
      Shohei Horike, Tatsuya Fukushima, Takeshi Saito, Yasuko Koshiba, Kenji Ishida
    • 雑誌名

      Chemical Physics Letters

      巻: 691 ページ: 219-223

    • DOI

      10.1016/j.cplett.2017.11.028

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書 2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Highly stable n-type thermoelectric materials fabricated via electron doping into inkjet-printed carbon nanotubes using oxygen-abundant simple polymers2017

    • 著者名/発表者名
      Shohei Horike, Tatsuya Fukushima, Takeshi Saito, Takuya Kuchimura, Yasuko Koshiba, Masahiro Morimoto and Kenji Ishida
    • 雑誌名

      Molecular Systems Design & Engineering

      巻: 2 号: 5 ページ: 616-623

    • DOI

      10.1039/c7me00063d

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 環状P3HTの合成と有機薄膜太陽電池への応用2019

    • 著者名/発表者名
      福島 達也、石橋 寛隆、末政 大地、中村 亮介、蓬田 昌伸、磯野 拓也、佐藤 敏文、梶 弘典
    • 学会等名
      第66回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 基板温度による尿素オリゴマー蒸着膜の凝集構造変化と分子間水素結合2019

    • 著者名/発表者名
      坂倉 悠介、福島 達也、森本 勝大、小柴 康子、堀家 匠平、石田 謙司
    • 学会等名
      第66回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 新規有機半導体薄膜を用いた近赤外センサの開発2019

    • 著者名/発表者名
      藤岡 僚太、福島 達也、小柴 康子、堀家 匠平、石田 謙司
    • 学会等名
      第66回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 有機焦電型赤外線センサの光学設計に向けた中赤外線領域におけるP(VDF-TrFE)薄膜の光学定数算出2019

    • 著者名/発表者名
      磯村 拓海、福島 達也、小柴 康子、堀家 匠平、石田 謙司
    • 学会等名
      第66回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] ゴム包埋した有機強誘電体薄膜の圧電特性とセンサ応用2019

    • 著者名/発表者名
      藤原 圭佑、福島 達也、小柴 康子、堀家 匠平、石田 謙司
    • 学会等名
      第66回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 真空蒸着法によるpn接合フタロシアニンナノロッドの作製と評価Ⅱ2019

    • 著者名/発表者名
      杉本 伊央理、小柴 康子、堀家 匠平、福島 達也、石田 謙司
    • 学会等名
      第66回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 有機圧電エナジーハーベスターにおける振動発電特性の膜厚依存性2019

    • 著者名/発表者名
      小林 晃子、堀家 匠平、小柴 康子、福島 達也、神野 伊策、石田 謙司
    • 学会等名
      第66回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 真空下熱重量測定によるイオン液体の蒸発ダイナミクス解析と蒸発開始温度予測2018

    • 著者名/発表者名
      堀家 匠平、綾野 真人、都野 雅大、小柴 康子、福島 達也、三崎 雅裕、石田 謙司
    • 学会等名
      第79回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 高速時間分解赤外分光法による微小液滴中でのポリ尿素合成反応その場観測と反応解析2018

    • 著者名/発表者名
      厚見 智志、小柴 康子、堀家 匠平、福島 達也、石田 謙司
    • 学会等名
      第79回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] チオフェンデンドリマーの巨大ゼーベック係数2018

    • 著者名/発表者名
      隠岐 晃太、山口 真奈、堀家 匠平、武智 恭世、小柴 康子、福島 達也、森 敦紀、石田 謙司
    • 学会等名
      第79回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 含ホウ素有機半導体/C60界面形成による近赤外光センサ特性の向上2018

    • 著者名/発表者名
      藤岡 僚太、福島 達也、小柴 康子、堀家 匠平、石田 謙司
    • 学会等名
      第79回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] TGS単結晶の分極場上に形成されたイオン液体膜の界面電気物性2018

    • 著者名/発表者名
      岸本 拓也、福島 達也、小柴 康子、堀家 匠平、石田 謙司
    • 学会等名
      第79回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] ユニモルフカンチレバー型有機圧電薄膜の振動発電特性2018

    • 著者名/発表者名
      小林 晃子、堀家 匠平、小柴 康子、福島 達也、神野 伊策、石田 謙司
    • 学会等名
      第79回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] High Voltage Sensitivity of Organic Pyroelectric Sensors with Polarization Treatment during Evaporation Process2017

    • 著者名/発表者名
      Yohei Sutani, Shohei Horike, Tatsuya Fukushima, Yasuko Koshiba, Masahiro Morimoto, Tetsuhiro Kodani, Takasi Kanemura, and Kenji Ishida
    • 学会等名
      2017 International Conference on Solid State Devices and Materials
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Characterization of optical and photoelectric properties of a new boron-based organic semiconductor in the near-infrared regions2017

    • 著者名/発表者名
      Ryota Fujioka, Tatsuya Fukushima, Yasuko Koshiba, and Kenji Ishida
    • 学会等名
      2017 International Conference on Solid State Devices and Materials
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Highly Stable N-Type Carbon Nanotubes via Simple Vinyl Polymer Doping for Flexible Thermoelectric Generators2017

    • 著者名/発表者名
      Shohei Horike, Tatsuya Fukushima, Takeshi Saito, Yasuko Koshiba and Kenji Ishida
    • 学会等名
      International Conference on Organic and Hybrid Thermoelectrics
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 新規BODIPY誘導体を用いた薄膜形成と光電変換特性評価2017

    • 著者名/発表者名
      藤岡 僚太、福島 達也、小柴 康子、石田 謙司
    • 学会等名
      第78回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 基板温度による尿素オリゴマー真空蒸着膜の凝集構造変化2017

    • 著者名/発表者名
      坂倉 悠介、福島 達也、森本 勝大、小柴 康子、石田 謙司
    • 学会等名
      第78回応用物理学会 秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 有機/無機多層膜を用いた焦電型赤外線センサの素子構造とセンサ特性の相関検討2017

    • 著者名/発表者名
      永吉 竜治、福島 達也、小柴 康子、森本 勝大、石田 謙司
    • 学会等名
      第65回応用物理学会 春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] イオン液体マイクロ液滴内におけるAlq3の結晶成長メカニズム解明2017

    • 著者名/発表者名
      口村 拓也、福島 達也、堀家 匠平、小柴 康子、石田 謙司
    • 学会等名
      第65回応用物理学会 春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Halogen-free solution process for organic photovoltaics with donor polymer absorbing short-wavelength light2016

    • 著者名/発表者名
      Tsutomu Miura, Tatsuya Fukushima, Hironori Kaji
    • 学会等名
      The 8th Asian Conference on Organic Electronics
    • 発表場所
      Uji Obaku Plaza, Kyoto University
    • 年月日
      2016-12-05
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] カルバゾール-トリアジン連結系発光材料の分子配向および有機EL特性2016

    • 著者名/発表者名
      久保勝誠, 鈴木克明, 志津功將, 福島達也, 小川紘樹, 金谷 利治, 下赤卓史, 長谷川健, 小簑剛,安達千波矢,梶弘典
    • 学会等名
      有機EL討論会 第22回例会
    • 発表場所
      東京工業大学 大岡山キャンパス 蔵前会館
    • 年月日
      2016-06-23
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 非ハロゲン溶媒を用いたバルクへテロ接合型有機薄膜太陽電池の作製と評価2016

    • 著者名/発表者名
      三浦農,福島達也,梶弘典
    • 学会等名
      京都大学化学研究所 第116回研究発表会
    • 発表場所
      京都大学 宇治キャンパス
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

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