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透明有機半導体材料の開発に基づくペロブスカイト太陽電池の高性能化

研究課題

研究課題/領域番号 18F18342
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分外国
審査区分 小区分33010:構造有機化学および物理有機化学関連
研究機関京都大学

研究代表者

若宮 淳志  京都大学, 化学研究所, 教授 (60362224)

研究分担者 TRUONG MINH ANH  京都大学, 化学研究所, 外国人特別研究員
研究期間 (年度) 2018-10-12 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
2,300千円 (直接経費: 2,300千円)
2019年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
2018年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円)
キーワードトリフェニルアミン / 正孔輸送性材料 / 光透過性 / ペロブスカイト太陽電池 / 準平面型 / 準平面構造 / トリアリールアミン
研究実績の概要

酸素架橋型トリフェニルアミン骨格に対して、ジアリールアミン骨格の導入効果(種類または位置)がHOMOおよびLUMOの広がりに及ぼす効果およびそれに起因した光吸収特性の違いを詳細に検討し、可視光領域に高い光透過性をもつ正孔輸送性材料を開発した。
酸素架橋トリフェニルアミン骨格にジアリールアミン、カルバゾール、およびジチエノピロールを導入した化合物のDFT計算をおこなった。その結果、これらの化合物ではHOMOは準平面型の酸素架橋トリフェニルアミン骨格上に広がる一方で、LUMOは導入したジアリールアミン骨格に広がることを見出した。これらの骨格では、HOMOとLUMOの重なりを抑制することで、最長波長吸収の遷移の振動子強度が小さくなり、紫外可視光領域でど吸光係数も減少するとわかった。
合成した化合物は固体状態でも420 nm以下の光吸収端を示し、高い可視光透過性をもつことが明らかになった。これらの化合物の蒸着膜に対して、大気下での光電子分光を行い、HOMOエネルギー準位を測定した。その結果、いずれの化合物のHOMOエネルギー準位もペロブスカイト半導体材料の価電子帯より浅く、ペロブスカイト層から正孔の取り出しが可能だとわかった。
これらの化合物の薄膜を正孔輸送層に用いたペロブスカイト太陽電池の作製方法と特性評価を詳細に検討した結果、最大で17.2%まで、比較的高い光電変換効率を達成した。
得られた成果に基づいて、査読付き学術論文を1件報告した。また、5件(国際2件を含む)の学会発表も行った。

現在までの達成度 (段落)

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

今後の研究の推進方策

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 研究成果

    (25件)

すべて 2020 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 1件、 査読あり 2件) 学会発表 (20件) (うち国際学会 6件) 備考 (1件) 産業財産権 (1件)

  • [国際共同研究] EPFL(スイス)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [雑誌論文] Iodine-rich mixed composition perovskites optimised for tin(iv) oxide transport layers: the influence of halide ion ratio, annealing time, and ambient air aging on solar cell performance2019

    • 著者名/発表者名
      Ozaki Masashi、Ishikura Yasuhisa、Truong Minh Anh、Liu Jiewei、Okada Iku、Tanabe Taro、Sekimoto Shun、Ohtsuki Tsutomu、Murata Yasujiro、Murdey Richard、Wakamiya Atsushi
    • 雑誌名

      Journal of Materials Chemistry A

      巻: 7 号: 28 ページ: 16947-16953

    • DOI

      10.1039/c9ta02142f

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Influence of Alkoxy Chain Length on the Properties of Two‐Dimensionally Expanded Azulene‐Core‐Based Hole‐Transporting Materials for Efficient Perovskite Solar Cells2019

    • 著者名/発表者名
      Truong Minh Anh、Lee Jaehyun、Nakamura Tomoya、Seo Ji‐Youn、Jung Mina、Ozaki Masashi、Shimazaki Ai、Shioya Nobutaka、Hasegawa Takeshi、Murata Yasujiro、Zakeeruddin Shaik Mohammed、Gratzel Michael、Murdey Richard、Wakamiya Atsushi
    • 雑誌名

      Chemistry - A European Journal

      巻: 印刷中 号: 27 ページ: 6741-6752

    • DOI

      10.1002/chem.201806317

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Light Intensity Dependence Study of Mixed-composition Perovskite Solar Cells2020

    • 著者名/発表者名
      Richard Murdey, Minh Anh Truong, Kento Otsuka, Ruito Hashimoto, Tomoya Nakamura, Atsushi Wakamiya
    • 学会等名
      Asia-Pacific International Conference on Perovskite, Organic Photovoltaics and Optoelectronics (IPEROP20)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Organic Hole-Transporting Material with High-Lying HOMO Energy Level for Tin-Based Perovskite Solar Cells2020

    • 著者名/発表者名
      Minh Anh Truong, Richard Murdey, Atsushi Wakamiya
    • 学会等名
      The 3rd International Symposium of Integrated Research Consortium on Chemical Sciences
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 還元剤を用いた高性能スズ系ペロブスカイト太陽電池の開発2020

    • 著者名/発表者名
      中村 智也,薬丸 信也,Jiewei Liu,Minh Anh Truong,Kyusun Kim,大塚 健斗,半田 岳人,金光 義彦,Richard Murdey,若宮 淳志
    • 学会等名
      第67回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Photocurrent Collection Length and the Fill Factor of Mixed-Composition Metal Halide Perovskite Solar Cells2020

    • 著者名/発表者名
      Richard Murdey, Yasuhisa Ishikura, Yuko Matsushige, Kento Otsuka, Ruito Hashimoto, Minh Anh Truong, Tomoya Nakamura, Atsushi Wakamiya
    • 学会等名
      第67回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 浅いHOMOエネルギー準位をもつトリアリールアミン誘導体の合成と物性2020

    • 著者名/発表者名
      チョン ミンアン・橋本 塁人・中村 智也・マーデイー リチャード・若宮 淳志
    • 学会等名
      日本化学会第100春季年会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] ペロブスカイト太陽電池用有機半導体:トリアリールアミン誘導体の置換基効果2020

    • 著者名/発表者名
      橋本 塁人・チョン ミンアン・中村 智也・マーデイー リチャード・若宮 淳志
    • 学会等名
      日本化学会第100春季年会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Tin-based Perovskite Solar Cells using Dihydropyrazine as Reducing Agent2020

    • 著者名/発表者名
      Tomoya Nakamura, Shinya Yakumaru, Jiewei Liu, Minh Anh Truong, Kyusun Kim, Kento Otsuka, Taketo Handa, Yoshihiko Kanemitsu, Richard Murdey, Atsushi Wakamiya
    • 学会等名
      日本化学会第100春季年会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Aging Effects in Mixed Composition Metal Halide Perovskites Characterized by Electrical Impedance2019

    • 著者名/発表者名
      Richard Murdey, Masashi Ozaki, Yasuhisa Ishikura, Minh Anh Truong, Jiewei Liu, Tomoya Nakamura, and Atsushi Wakamiya
    • 学会等名
      10th International Conference onMolecular Electronics&BioElectronics(MBE10)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 酸素架橋トリフェニルアミン骨格を用いた透明正孔輸送性材料の開発2019

    • 著者名/発表者名
      チョンミンアン
    • 学会等名
      第51回構造有機化学若手の会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Mixed-Composition Metal Halide Perovskite Solar Cells for Ambient Light Energy Harvesting: Low Light Current-Voltage Behavior2019

    • 著者名/発表者名
      R. Murdey, M.A. Truong, K. Otsuka, R. Hashimoto, T. Nakamura, A. Wakamiya
    • 学会等名
      第80回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 酸素架橋トリフェニルアミン骨格を用いた透明正孔輸送性材料の開発2019

    • 著者名/発表者名
      チョンミンアン
    • 学会等名
      第4回有機若手ワークショップ
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 室内光発電のためのイオン混合型ペロブスカイト太陽電池の開発2019

    • 著者名/発表者名
      Richard Murdey, Masako Miki, Yuko Matsushige, Kento Otsuka, Ruito Hashimoto, Minh Anh Truong, Tomoya Nakamura, Atsushi Wakamiya
    • 学会等名
      統合物質創製化学研究推進機構 第5回国内シンポジウム
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] ペロブスカイト層との界面構造制御を志向した正孔輸送性材料の開発2019

    • 著者名/発表者名
      橋本 塁人・チョン ミンアン・中村 智也・マーデイー リチャード・若宮 淳志
    • 学会等名
      第46回有機典型元素科学討論会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Transparent Organic Hole-Transporting Materials Containing Partially Oxygen-Bridged Triphenylamine Skeletons: Synthesis and Application for Perovskite Solar Cells2019

    • 著者名/発表者名
      Minh Anh Truong, Richard Murdey, Atsushi Wakamiya
    • 学会等名
      Materials Research Meeting 2019(MRM2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 酸素架橋トリフェニルアミン骨格を用いた透明正孔輸送性材料の開発2019

    • 著者名/発表者名
      チョン ミンアン・マーデイー リチャード・若宮 淳志
    • 学会等名
      日本化学会第99春季年会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Transparent Hole-Transporting Materials Containing Partially Oxygen-Bridged Triphenylamine Skeletons: Synthesis and Properties2019

    • 著者名/発表者名
      Minh Anh Truong, Richard Murdey, Atsushi Wakamiya
    • 学会等名
      RCCS The 2nd International Symposium
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of Transparent Organic Hole-Transporting Materials Containing Partially Oxygen-Bridged Triphenylamine Skeletons2018

    • 著者名/発表者名
      Minh Anh Truong, Richard Murdey, Atsushi Wakamiya
    • 学会等名
      The 15th International Symposium on Inorganic Ring Systems (IRIS-15)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Synthesis and Properties of Transparent Hole-Transporting Materials Containing Partially Oxygen-Bridged Triphenylamine Skeletons2018

    • 著者名/発表者名
      Minh Anh Truong, Richard Murdey, Atsushi Wakamiya
    • 学会等名
      International Symposium on Main Group Chemistry Directed towards Organic Synthesis (MACOS)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 酸素架橋トリフェニルアミン骨格を用いた透明ホール輸送性材料の開発2018

    • 著者名/発表者名
      チョンミンアン・マーデイーリチャード・若宮淳志
    • 学会等名
      第29回基礎有機化学討論会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Development of Transparent Organic Hole-Transporting Materials Containing Partially Oxygen-Bridged Triphenylamine Skeletons2018

    • 著者名/発表者名
      Minh Anh Truong, Richard Murdey, Atsushi Wakamiya
    • 学会等名
      統合物質創製化学研究推進機構,第4回国内シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [備考] 京都大学化学研究所 若宮研究室HP

    • URL

      https://www.scl.kyoto-u.ac.jp/~wakamiya/index.html

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [産業財産権] 光電変換素子および光電変換素子の製造方法2019

    • 発明者名
      若宮淳志、チョン ミンアン、三島良太、日野将志、目黒智己
    • 権利者名
      若宮淳志、チョン ミンアン、三島良太、日野将志、目黒智己
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2019-034248
    • 出願年月日
      2019
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書

URL: 

公開日: 2018-10-15   更新日: 2024-03-26  

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