| 研究課題/領域番号 |
20H02814
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分35030:有機機能材料関連
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| 研究機関 | 大阪大学 |
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研究代表者 |
家 裕隆 大阪大学, 産業科学研究所, 教授 (80362622)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円)
2023年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
2022年度: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2021年度: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2020年度: 5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円)
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| キーワード | 有機半導体 / 有機太陽電池 / アクセプター / 誘電率 / 非フラーレン型材料 / 非フラーレン型構造 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
有機太陽電池（OPV）は軽量、フレキシブル、波長選択性の特徴をもつことから、次世代太陽電池の有望候補である。OPVの発電層はドナーとアクセプターの2種類の有機半導体材料で構成される。OPVの光電変換効率の向上のためには、電圧損失の低減が必要不可欠である。これを解決するため、誘電率に着目した有機半導体材料、とりわけ、アクセプター開発を行う。
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| 研究成果の概要 |
次世代太陽電池の有望候補である有機太陽電池（OSC）の発電効率の向上のためは、電圧損失の低減が必要不可欠である。電圧損失の本質的な原因は、有機半導体材料の大きな励起子束縛エネルギー（低い誘電率）である。これを解決するため、本研究では高い誘電率の有機半導体材料を創出することに主眼を置いて研究を進めた。とりわけ、本研究では高誘電率の非フラーレン型アクセプター開発に注力して新規材料開発を展開した。その結果、分子構造と電子構造に依存して、励起子束縛エネルギーが影響することを明らかとした。さらに、励起子束縛エネルギーとOSCの発電効率に相関があることも見出した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
OSCは軽量、フレキシブル、プリンタブル、波長選択性などの有機半導体材料ならではの特徴をもつことから、次世代太陽電池として研究開発が盛んに行われており、近年では19%を越える高い性能が見出されつつある。本研究成果を活かすことで、新機軸の高性能な有機半導体材料、特に、アクセプター材料の開発が可能になることから、電圧損失の低減に基づくOSCのさらなる発電効率の向上が視野に入り、社会実装に向けた研究開発が加速すると期待できる。
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