| 研究課題/領域番号 |
21K05213
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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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 |
鈴木 充朗 大阪大学, 大学院工学研究科, 准教授 (20724959)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 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 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2023年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2022年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2021年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
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| キーワード | 有機太陽電池 / 近赤外光 / 有機半導体 / 有機薄膜太陽電池 / π共役分子 / π共役化合物 / 薄膜構造制御 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
有機太陽電池による効率的な近赤外光電変換の実現は，太陽光エネルギーの有効活用に欠かせない重要な課題である．しかし，最先端材料を用いた素子でも近赤外領域における発電効率は不十分であり，革新的な新規材料の開発が求められている．そこで本研究では，「電子構造の非対称化」と「パッキングの緻密化」を組み合わせた独自のアプローチにより，近赤外光電変換の高効率化に挑む．「非対称化」については，π軌道が高度に非局在化した色素分子に対して適切な末端修飾を施すことにより，光吸収特性を大きく損なわずに必要十分な軌道係数の偏りを実現する．また「緻密化」は，塗布変換法による成膜プロセスを導入することで達成する．
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| 研究成果の概要 |
有機太陽電池（OPV）は、再生可能エネルギーの効果的な活用において有望な技術的選択肢である。現在、その開発において重要度の高い課題の一つに挙げられるのが、波長800 nm以上の近赤外光領域における光電変換効率の向上である。これに関連して本研究では、独自に設計・合成した近赤外光応答性の非フラーレン型アクセプター分子を評価し、構造の非対称化が光電変換特性の向上に寄与することを実証した。また、1000 nm以上の長波長領域で光電変換応答を示し、かつキャリア再結合による性能低下が少ない素子を得ることに成功した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
近赤外光は太陽光スペクトルのなかでも大きなエネルギーを占めており、その有効利用は社会が抱えるエネルギー課題の解決にむけ大きな意義をもつ。しかしながら、実用上有用なレベルで近赤外光電変換が可能なOPVは実現されておらず、その機能の根本を担う活性層材料の開発が急務となっている。本研究の成果は近赤外光応答型のOPV分子を設計する上で基盤的知見となり得る点で有用であるとともに、分子構造と光電変換特性の相関を理解する上で学術的意義も有する。
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