• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 前のページに戻る

超高移動度分子を用いた有機太陽電池

研究課題

研究課題/領域番号 18K14115
研究種目

若手研究

配分区分基金
審査区分 小区分29010:応用物性関連
研究機関分子科学研究所

研究代表者

伊澤 誠一郎  分子科学研究所, 物質分子科学研究領域, 助教 (60779809)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2021年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2020年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2019年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2018年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
キーワード有機太陽電池 / 界面 / 移動度 / 電荷分離 / 電荷再結合 / ドーピング
研究成果の概要

有機太陽電池は低製造コストなどの利点から、将来のエネルギー変換デバイスとして大きな注目を集めている。これまで主に高分子材料の開発によりその光電変換効率は向上してきたが、未だ単結晶SiやGaAsなどの無機太陽電池には及ばない。そこで本研究では超高移動度分子を用いて界面構造を制御することで、有機太陽電池の効率向上に向けた知見を得ることを目指した。その結果、再結合損失の抑制には発電が起こるドナー/アクセプター界面近傍の3分子層以下の非常に薄い領域の結晶性が重要だということを明らかにした。さらに最も高移動度で結晶性の高い分子を用いた場合では、電圧損失を高効率無機太陽電池と同等の水準まで抑制できた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究では発電が起こる界面近傍の結晶性を向上できれば、有機太陽電池の光電変換効率を高効率無機太陽電池と同等の水準まで向上できること、つまり有機太陽電池で効率20%超も実現可能であることを示した。今回の成果は界面の構造が制御しやすい二層型のモデルデバイスで得られたものだが、今後、界面面積が大きく実用的なデバイス構造である混合型の有機太陽電池でも、新たな材料開発により同様に界面近傍の結晶性を制御できれば、有機太陽電池の光電変換効率を大幅に向上につながると考えられる。

報告書

(5件)
  • 2021 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (29件)

すべて 2022 2021 2020 2019 2018 その他

すべて 雑誌論文 (14件) (うち国際共著 4件、 査読あり 14件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (12件) (うち国際学会 2件、 招待講演 2件) 図書 (1件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Efficient Interfacial Upconversion Enabling Bright Emission at an Extremely Low Driving Voltage in Organic Light‐Emitting Diodes2022

    • 著者名/発表者名
      Izawa Seiichiro、Morimoto Masahiro、Naka Shigeki、Hiramoto Masahiro
    • 雑誌名

      Advanced Optical Materials

      巻: 10 号: 4 ページ: 2101710-2101710

    • DOI

      10.1002/adom.202101710

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Efficient solid-state photon upconversion enabled by triplet formation at an organic semiconductor interface2021

    • 著者名/発表者名
      Izawa Seiichiro、Hiramoto Masahiro
    • 雑誌名

      Nature Photonics

      巻: 15 号: 12 ページ: 895-900

    • DOI

      10.1038/s41566-021-00904-w

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Curved Perylene Diimides Fused with Seven‐Membered Rings2021

    • 著者名/発表者名
      Fujimoto Keisuke、Izawa Seiichiro、Takahashi Ayumu、Inuzuka Toshiyasu、Sanada Kazutaka、Sakamoto Masami、Nakayama Yasuo、Hiramoto Masahiro、Takahashi Masaki
    • 雑誌名

      Chemistry An Asian Journal

      巻: 16 号: 6 ページ: 690-695

    • DOI

      10.1002/asia.202100066

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書 2020 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Influence of N‐Substituents on Photovoltaic Properties of Singly Bay‐Linked Dimeric Perylene Diimides2021

    • 著者名/発表者名
      Izawa Seiichiro、Uchida Kentaro、Nakamura Mayuko、Fujimoto Keisuke、Roudin Jeremy、Lee Ji‐Hyun、Inuzuka Toshiyasu、Nakamura Takumi、Sakamoto Masami、Nakayama Yasuo、Hiramoto Masahiro、Takahashi Masaki
    • 雑誌名

      Chemistry A European Journal

      巻: 27 号: 56 ページ: 14081-14091

    • DOI

      10.1002/chem.202102318

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Simultaneous measurement of photocurrent and recombination emission in organic solar cell2021

    • 著者名/発表者名
      Lee Ji-Hyun、Hiramoto Masahiro、Izawa Seiichiro
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 61 号: 1 ページ: 011001-011001

    • DOI

      10.35848/1347-4065/ac4051

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Photoconversion Mechanism at pn-Homojunction Interface in Single Organic Semiconductor2020

    • 著者名/発表者名
      Ji-Hyun Lee, Armand Perrot, Masahiro Hiramoto, Seiichiro Izawa
    • 雑誌名

      Materials

      巻: 13 号: 7 ページ: 1727-1727

    • DOI

      10.3390/ma13071727

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Regioselective Bay‐Functionalization of Perylenes Toward Tailor‐Made Synthesis of Acceptor Materials for Organic Photovoltaics2020

    • 著者名/発表者名
      Fujimoto Keisuke、Izawa Seiichiro、Arikai Yusaku、Sugimoto Shinya、Oue Hirona、Inuzuka Toshiyasu、Uemura Naohiro、Sakamoto Masami、Hiramoto Masahiro、Takahashi Masaki
    • 雑誌名

      ChemPlusChem

      巻: 85 号: 2 ページ: 285-293

    • DOI

      10.1002/cplu.201900725

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Importance of interfacial crystallinity to reduce open-circuit voltage loss in organic solar cells2019

    • 著者名/発表者名
      Izawa Seiichiro、Shintaku Naoto、Kikuchi Mitsuru、Hiramoto Masahiro
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters

      巻: 115 号: 15 ページ: 153301-153301

    • DOI

      10.1063/1.5114670

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Organic pn Homojunction Solar cell2019

    • 著者名/発表者名
      Seiichiro Izawa, Armand Perrot, Jihyun Lee, Masahiro Hiramoto
    • 雑誌名

      Organic Electronics

      巻: 71 ページ: 45-49

    • DOI

      10.1016/j.orgel.2019.04.039

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Parts‐per‐Million‐Level Doping Effects in Organic Semiconductor Films and Organic Single Crystals2019

    • 著者名/発表者名
      Masahiro Hiramoto, Mitsuru Kikuchi, Seiichiro Izawa
    • 雑誌名

      Advanced Materials

      巻: 31 号: 1 ページ: 1801236-1801251

    • DOI

      10.1002/adma.201801236

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Doped organic single-crystal photovoltaic cells2019

    • 著者名/発表者名
      Mitsuru Kikuchi, Sureerat Makmuang, Seiichiro Izawa, Kanet Wongravee, Masahiro Hiramoto
    • 雑誌名

      Organic Electronics

      巻: 64 ページ: 92-96

    • DOI

      10.1016/j.orgel.2018.10.015

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Lateral Alternating Donor/Acceptor Multilayered Junction for Organic Solar Cells2019

    • 著者名/発表者名
      Mitsuru Kikuchi, Masaki Hirota, Thidarat Kunawong, Yusuke Shinmura, Masahiro Abe, Yuichi Sadamitsu, Aye Myint Moh, Seiichiro Izawa, Masanobu Izaki, Hiroyoshi Naito, Masahiro Hiramoto
    • 雑誌名

      ACS Applied Energy Materials

      巻: 2 号: 3 ページ: 2087-2093

    • DOI

      10.1021/acsaem.8b02135

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Doping for Controlling Donor/Acceptor Interfacial Structure in Organic Solar Cells2019

    • 著者名/発表者名
      Seiichiro Izawa, Masahiro Hiramoto
    • 雑誌名

      The Review of Laser Engineering

      巻: 47 ページ: 151-155

    • NAID

      130008074022

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effect of Band Bending and Energy Level Alignment at the Donor/Acceptor Interface on Open-Circuit Voltage in Organic Solar Cells2018

    • 著者名/発表者名
      Seiichiro Izawa, Naoto Shintaku, Masahiro Hiramoto
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry Letters

      巻: 9 号: 11 ページ: 2914-2918

    • DOI

      10.1021/acs.jpclett.8b01134

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 界面アップコンバージョンを利用した超低駆動電圧の有機EL2022

    • 著者名/発表者名
      伊澤誠一郎, 森本勝大, 中茂樹, 平本昌宏
    • 学会等名
      第69回応用物理学会 春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] ペリレンジイミドの精密合成による有機太陽電池の電圧損失削減2020

    • 著者名/発表者名
      伊澤 誠一郎, 藤本 圭佑, 高橋 雅樹, 平本 昌宏
    • 学会等名
      第81回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 有機半導体界面で起こる電荷分離と再結合2020

    • 著者名/発表者名
      伊澤 誠一郎
    • 学会等名
      応用物理学会北陸・信越支部講演会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ペリレンジイミドのベイ位置の修飾による有機太陽電池の電圧損失削減2020

    • 著者名/発表者名
      伊澤 誠一郎, 藤本 圭佑, 高橋 雅樹, 平本 昌宏
    • 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 実施状況報告書
  • [学会発表] 高結晶性ペリレンジイミド二量体の開発と有機太陽電池への応用2020

    • 著者名/発表者名
      伊澤 誠一郎, 藤本 圭佑, 高橋 雅樹, 平本 昌宏
    • 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 実施状況報告書
  • [学会発表] 有機太陽電池の電圧損失抑制のための界面構造探索と新規分子の開発2020

    • 著者名/発表者名
      伊澤 誠一郎
    • 学会等名
      2020年 電子情報通信学会総合大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Controlling Donor/Acceptor Interfacial Structures in Organic Solar Cells2019

    • 著者名/発表者名
      Seiichiro Izawa, Naoto Shintaku and Masahiro Hiramoto
    • 学会等名
      10th International Conference on Molecular Electronics & BioElectronics
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] pnホモ接合有機太陽電池2019

    • 著者名/発表者名
      伊澤 誠一郎, Perrot Armand, Lee JiHyun, 平本 昌宏
    • 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 実施状況報告書
  • [学会発表] 有機薄膜太陽電池における界面のエネルギー準位接続制御2019

    • 著者名/発表者名
      伊澤 誠一郎, 平本 昌宏
    • 学会等名
      日本化学会 第99春季年会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Effect of Interfacial Donor/Acceptor Structures on Open-Circuit Voltage in Organic Solar Cells2018

    • 著者名/発表者名
      Seiichiro Izawa, Naoto Shintaku, Masahiro Hiramoto
    • 学会等名
      The International Conference on Science and Technology of Synthetic Metals 2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] バンド伝導材料による有機太陽電池の開放端電圧ロスの抑制2018

    • 著者名/発表者名
      伊澤 誠一郎, 新宅 直人, 菊地 満, 平本 昌宏
    • 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 実施状況報告書
  • [学会発表] ドーピングによる有機太陽電池界面でのエネルギー準位接続制御2018

    • 著者名/発表者名
      伊澤 誠一郎, 新宅 直人, 平本 昌宏
    • 学会等名
      第67回高分子討論会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [図書] Organic Solar Cells Energetic and Nanostructural Design2021

    • 著者名/発表者名
      Masahiro Hiramoto, Seiichiro Izawa
    • 総ページ数
      267
    • 出版者
      Springer
    • ISBN
      9789811591136
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [備考] 有機太陽電池の電圧損失の抑制に成功

    • URL

      https://www.ims.ac.jp/news/2019/10/16_4448.html

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [備考] 色素分子の精密合成で有機太陽電池の電圧損失を3割削減に成功

    • URL

      https://www.ims.ac.jp/news/2020/02/05_4552.html

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2018-04-23   更新日: 2023-01-30  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi