半導体高分子のナノ空孔膜を利用した有機薄膜太陽電池の創製

• 研究課題/領域番号: 22750100
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 高分子化学
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 東原 知哉 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 助教 (50504528)
• 研究期間 (年度): 2010 – 2011
• 研究課題ステータス: 完了 (2011年度)
• 配分額: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円); 2011年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2010年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
• キーワード: ブロック共重合体 / イオン結合 / 自己組織化 / ミクロ相分離 / 有機薄膜太陽電池 / ポリチオフェン / 半導体 / 多孔質材料 / リビング重合 / ナノ構造 / パターニング / ポリ(3-ヘキシルチオフェン)

研究概要

薄くて曲げられる有機太陽電池の高効率化と耐久性を向上させるための基盤技術開発を目的とした。太陽電池の重要な光電変換層は、p型半導体とn型半導体の混合物から構成されるが、それらのナノ構造が不明瞭で、エネルギー変換効率の高効率化の妨げとなっていた。半導体材料のナノ構造の精密制御の一環として、本研究ではナノレベルの空孔をもつ新しい半導体ポリマーフィルムを開発した。ナノ構造制御技術を応用し、有機太陽電池の高効率化と耐久性の向上に成功した。

研究成果

• [雑誌論文] Synthesis and Caracterization of Novel Polythiophenes with Graphene-like Structures via Intramolecular Oxidative Coupling (2012)
  • 著者名/発表者名: Ayumi Takahashi, Chih-Jung Lin, Kaoru Ohshimizu, Tomoya Higashihara, Wen-Chang Chen, and Mitsuru Ueda
  • 雑誌名: Polym. Chem. 巻: 3 ページ: 479-485
  • 査読あり
• [雑誌論文] Enhancement of Power Conversion Efficiency and Long-term Stability ofP3HT/PCBM Solar Cells Using C_60 Derivatives with Thiophene Units as Surfactants (2012)
  • 著者名/発表者名: Yi-Cang Lai, Tomoya Higashihara, Jung-Ching Hsu, Mitsuru Ueda, Wen-Chang Chen
  • 雑誌名: Solar Eng. Mater. Solar Cells 巻: 97 ページ: 164-170
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synthesis and Characterization of Block Copolythiophene with Hexyl and Triethylene Glycol Side Chains (2011)
  • 著者名/発表者名: Tomoya Higashihara, Kaoru Ohshimizu, Yecheol Ryo, Takuya Sakurai, Ayumi Takahashi, Shuichi Nojima, Moonhor Ree, and Mitsuru Ueda
  • 雑誌名: Polymer 巻: 52 ページ: 3687-3695
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synthesis of Poly(m-phenylene) and Poly(m-phenylene)-block-poly(3-hexylthiophene) with Low Polydispersities (2011)
  • 著者名/発表者名: Kaoru Ohshimizu, Ayumi Takahashi, Tomoya Higashihara, and Mitsuru Ueda
  • 雑誌名: J. Polym. Sci., Part A : Polym. Chem 巻: 49 ページ: 2709-2714
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synthesis of All-conjugated Poly(3-hexylthiophene)-block-poly(3-(4'-(3'', 7''-dimethyloctyloxy)-3'-pyridinyl) thiophene) and Its Blend for Photovoltaic Applications (2011)
  • 著者名/発表者名: Yi-Cang Lai, Kaoru Ohshimizu, Ayumi Takahashi, Jung-Ching Hsu, Tomoya Higashihara, Mitsuru Ueda, and Wen-Chang Chen
  • 雑誌名: J. Polym. Sci., Part A : Polym. Chem 巻: 49 ページ: 2577-2587
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synthesis of Novelπ-Conjugated Rod-rod-rod Triblock Copolymers Containing Poly(3-hexylthiophene) and Polyacetylene Segments by Combination of Quasi-living GRIM and Living Anionic Polymerization (2011)
  • 著者名/発表者名: Tomoya Higashihara, Cheng-Liang Liu, Wen-Chang Chen, and Mitsuru Ueda
  • 雑誌名: Polymers 巻: 3 ページ: 236-251
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synthesis and Characterization of Polythiophenes Bearing Aromatic Groups at the 3-Position (2011)
  • 著者名/発表者名: Kaoru Ohshimizu, Ayumi Takahashi, Yecheol Rho, Tomoya Higashihara, Moonhor Ree, and Mitsuru Ueda
  • 雑誌名: Macromolecules 巻: 44 ページ: 719-727
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synthesis of Novel π-Conjugated Rod-rod-rod Triblock Copolymers Containing Poly(3-hexylthiophene)and Polyacetylene Segments by Combination of Quasi-living GRIM and Living Anionic Polymerization (2011)
  • 著者名/発表者名: Tomoya Higashihara, Cheng-Liang Liu, Wen-Chang Chen, Mitsuru Ueda
  • 雑誌名: Polymers 巻: 3 号: 1 ページ: 236-251
  • DOI: 10.3390/polym3010236
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synthesis of All-conjugated Poly(3-hexylthiophene)-block-poly(3-(4'-(3",7"-dimethyloctyloxy)-3'-pyridinyl)thiophene)and Its Blend for Photovoltaic Applications (2011)
  • 著者名/発表者名: Yi-Cang Lai, Kaoru Ohshitnizu, Ayumi Takahashi, Jung-Ching Hsu, Tomoya Higashihara, Mitsuru Ueda, Wen-Chang Chen
  • 雑誌名: J.Polym.Sci., Part A : Polym.Chem. 巻: 49 号: 12 ページ: 2577-2587
  • DOI: 10.1002/pola.24689
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synthesis of Poly(m-phenylene)and Poly(m-phenylene)-block-poly(3-hexylthiophene)with Low Polydispersities (2011)
  • 著者名/発表者名: Kaoru Ohshimizu, Ayumi Takahashi, Tomoya Higashihara, Mitsuru Ueda
  • 雑誌名: J.Polym.Sci., Part A : Polym.Chem. 巻: 49 号: 12 ページ: 2709-2714
  • DOI: 10.1002/pola.24703
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synthesis of Novel π-Conjugated Rod-rod-rod Triblock Copolymers Containing Poly(3-hexylthiophene) and Polyacetylene Segments by Combination of Quasi-living GRIM and Living Anionic Polymerization (2011)
  • 著者名/発表者名: Tomoya Higashihara, Cheng-Liang Liu, Wen-Chang Chen, Mitsuru Ueda
  • 雑誌名: Polymers 巻: 3 ページ: 236-251
  • 査読あり
• [雑誌論文] 題目: Enhancement of P3HT/PCBM Photovoltaic Efficiency Using the Surfactant of Triblock Copolymer Containing Poly(3-hexylthiophene) and Poly(4-vinyltriphenylamine) Segments (2010)
  • 著者名/発表者名: Jung-Hsun Tsai, Yi-Cang Lai, Tomoya Higashihara, Chih-Jung Lin, Mitsuru Ueda, and Wen-Chang Chen
  • 雑誌名: Macromolecules 巻: 43 ページ: 6085-6091
  • 査読あり
• [雑誌論文] Preparation of Nanoporous Poly(3-hexylthiophene) Films Based on a Template System of Block Copolymers via Ionic Interaction (2010)
  • 著者名/発表者名: Ayumi Takahashi, Yecheol Rho, Tomoya Higashihara, Byungcheol Ahn, Moonhor Ree, and Mitsuru Ueda
  • 雑誌名: Macromolecules 巻: 43 ページ: 4843-4852
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synthesis and Characterization of Polythiophenes Bearing Aromatic Groups at the 3-Position (2010)
  • 著者名/発表者名: Kaoru Ohshimizu, Ayumi Takahashi, Yecheol Rho, Tomoya Higashihara, Moonhor Ree, Mitsuru Ueda.
  • 雑誌名: Macromolecules 巻: 43 ページ: 719-727
  • 査読あり
• [雑誌論文] Enhancement of P3HT/PCBM Photovoltaic Efficiency Using the Surfactant of Triblock Copolymer Containing Poly(3-hexylthiophene) and Poly(4-vinyltriphenylamine) Segments (2010)
  • 著者名/発表者名: Jung-Hsun Tsai, Yi-Cang Lai, Tomoya Higashihara, Chih-Jung Lin, Mitsuru Ueda, Wen-Chang Chen
  • 雑誌名: Macromolecules 巻: 43 ページ: 6085-6091
  • 査読あり
• [学会発表] ENHANCEMENT OF PCE AND LONG-TERM STABILITY OF P3HT : PCBM OPV CELLS USING BLOCK COPOLYTHIOPHENES (2011)
  • 著者名/発表者名: Tomoya Higashihara, Yi-Cang Lai, Wen-Chang Chen, Mitsuru Ueda
  • 学会等名: 21st International Photovoltaic Science and Engineering Conference(PVSEC-21)
  • 発表場所: 福岡市(福岡県)
  • 年月日: 2011-11-27
• [学会発表] ENHANCEMENT OF PCE AND LONG-TERM STABILITY OF P3HT : PCBM OPV CELLS USING BLOCK COPOLYTHIOPHENES (2011)
  • 著者名/発表者名: Tomoya Higashihara, Yi-Cang Lai, Wen-Chang Chen, Mitsuru Ueda
  • 学会等名: 21st International Photovoltaic Science and Engineering Conference (PVSEC-21)
  • 発表場所: 福岡市(福岡県)
  • 年月日: 2011-11-27
• [学会発表] 新規ポリチオフェンブロック共重合体の合成と有機薄膜太陽電池への応用 (2011)
  • 著者名/発表者名: 東原知哉, Yi-Cang Lai, Wen-Chang Chen,上田充
  • 学会等名: 第20回ポリマー材料フォーラム(招待講演)
  • 発表場所: タワーホール船掘(東京都)
  • 年月日: 2011-11-25
• [学会発表] 新規ポリチオフェンブロック共重合体の合成と有機薄膜太陽電池への応用 (2011)
  • 著者名/発表者名: 東原知哉, Yi-Cang Lai, Wen-Chang Chen, 上田充
  • 学会等名: 第20回ポリマー材料フォーラム
  • 発表場所: タワーホール船掘(東京都)(招待講演)
  • 年月日: 2011-11-25
• [学会発表] ポリ(3-ヘキシルチオフェン)鎖を有する新規ブロック共重合体の合成と有機薄膜太陽電池への応用 (2011)
  • 著者名/発表者名: 東原知哉, Yi-Cang Lai, Wen-Chang Chen,上田充
  • 学会等名: 第60回高分子討論会(招待講演)
  • 発表場所: 岡山大学(岡山県)
  • 年月日: 2011-09-30
• [学会発表] ポリ(3-ヘキシルチオフェン)鎖を有する新規ブロック共重合体の合成と有機薄膜太陽電池への応用 (2011)
  • 著者名/発表者名: 東原知哉, Yi-Cang Lai, Wen-Chang Chen, 上田充
  • 学会等名: 第60回高分子討論会
  • 発表場所: 岡山大学(岡山県)(招待講演)
  • 年月日: 2011-09-30
• [学会発表] Mitsuru Ueda Enhancement of P3HT/PCBM Photovoltaic Efficiency and Stability Based on Surfactant Approach (2011)
  • 著者名/発表者名: Tomoya Higashihara, Yi-Cang Lai, Jung-Hsun Tsai, Wen-Chang Chen
  • 学会等名: 2011 IUMRS International Conference in Asia(招待講演)
  • 発表場所: 台北(台湾)
  • 年月日: 2011-09-21
• [学会発表] Enhancement of P3HT/PCBM Photovoltaic Efficiency and Stability Based on Surfactant Approach (2011)
  • 著者名/発表者名: Tomoya Higashihara, Yi-Cang Lai, Jung-Hsun Tsai, Wen-Chang Chen, Mitsuru Ueda
  • 学会等名: 2011 IUMRS International Conference in Asia
  • 発表場所: 台北(台湾)(招待講演)
  • 年月日: 2011-09-21
• [学会発表] Synthesis of regioregular poly(3-hexylthiophene) with low polydispersity using a zincate complex, tBu4ZnLi2 : Toward a purification-free system (2011)
  • 著者名/発表者名: Tomoya Higashihara
  • 学会等名: 2011 Taiwan-Japan Bilateral Polymer Symposium(招待講演)
  • 発表場所: 新竹(台湾)
  • 年月日: 2011-09-15
• [学会発表] Synthesis of regioregular poly(3-hexylthiophene) with low polydispersity using a zincate complex, ^tBu_4ZnLi_2 : Toward a purification-free system (2011)
  • 著者名/発表者名: Tomoya Higashihara
  • 学会等名: 2011 Taiwan-Japan Bilateral Polymer Symposium
  • 発表場所: 新竹(台湾)(招待講演)
  • 年月日: 2011-09-15
• [学会発表] Controlled Synthesis of Poly(3-hexylthiophene) Using Zincate Complex (2011)
  • 著者名/発表者名: Tomoya Higashihara, Mitsuru Ueda
  • 学会等名: European Polymer Congress 2011
  • 発表場所: グラナダ(スペイン)
  • 年月日: 2011-06-26
• [学会発表] Electrically Bistable Memory Devices Based on Poly(3-hexylthiophene)-block-poly(3-phenoxythiophene) and Its PCBM Composite Films (2011)
  • 著者名/発表者名: Yi-Cang Lai, Kaoru Ohshimizu, Wen-Ya Lee, Tomoya Higashihara, Mitsuru Ueda, Wen-Chang Chen
  • 学会等名: European Polymer Congress 2011
  • 発表場所: グラナダ(スペイン)
  • 年月日: 2011-06-26
• [学会発表] Controlled Synthesis of Poly(3-hexylthiophene)Using Zincate Complex (2011)
  • 著者名/発表者名: Tomoya Higashihara, Mitsuru Ueda
  • 学会等名: European Polymer Congress 2011
  • 発表場所: グラナダ(スペイン)
  • 年月日: 2011-06-26
• [学会発表] Synthesis and Characterization of Novel Graphited Polythiophene (2011)
  • 著者名/発表者名: Ayumi Tsikahashi, Kaoru Ohshimizu, Tomoya Higashihara, Mitsuru Ueda
  • 学会等名: European Polymer Congress 2011
  • 発表場所: グラナダ(スペイン)
  • 年月日: 2011-06-26
• [学会発表] チオフェン環含有グラフェンナノシートの精密合成 (2011)
  • 著者名/発表者名: 高橋歩、大清水薫、東原知哉、上田充
  • 学会等名: 第60回高分子年次大会
  • 発表場所: 大阪国際会議場(大阪府)
  • 年月日: 2011-05-26
• [学会発表] 3位に芳香環を有するポリチオフェンの合成と構造解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 大清水薫、高橋歩、Yecheol Ryo、東原知哉、Moonhor Ree、上田充
  • 学会等名: 第60回高分子年次大会
  • 発表場所: 大阪国際会議場(大阪府)
  • 年月日: 2011-05-26
• [学会発表] 亜鉛アート錯体を用いたポリ(3-ヘキシルチオフェン)の一次構造制御 (2011)
  • 著者名/発表者名: 東原知哉、上田充
  • 学会等名: 第60回高分子年次大会
  • 発表場所: 大阪国際会議場(大阪府)
  • 年月日: 2011-05-26
• [学会発表] Synthesis of P3HT-Based Block Copolymers and Their Application to Photovoltaic Cells (2010)
  • 著者名/発表者名: Tomoya Higashihara
  • 学会等名: Regular Seminar at UML
  • 発表場所: Lowell, MA, USA
  • 年月日: 2010-10-08
• [学会発表] ポリチオフェン鎖を有する新規ブロック共重合体の精密合成と有機薄膜太陽電池への応用 (2010)
  • 著者名/発表者名: 東原知哉
  • 学会等名: 第38回東北地区若手研究会夏季ゼミナール
  • 発表場所: 福島
  • 年月日: 2010-08-04
• [学会発表] ポリ(3-ヘキシルチオフェン)とポリアセチレンから成る新規共役系ブロック重合体の合成 (2010)
  • 著者名/発表者名: 東原知哉、上田充
  • 学会等名: 第59回高分子年次大会
  • 発表場所: 横浜
• [学会発表] 全π共役系ブロック共重合体の合成 (2010)
  • 著者名/発表者名: 大清水薫、高橋歩、東原知哉、上田充
  • 学会等名: 第59回高分子年次大会
  • 発表場所: 横浜
• [学会発表] イオン結合性ブロック共重合体を利用した半導体ナノ空孔膜の創製 (2010)
  • 著者名/発表者名: 高橋歩、田島脩平、Jin Sangwoo、Rho Yacheol、Ree Moonhor、東原知哉、上田充
  • 学会等名: 第59回高分子年次大会
  • 発表場所: 横浜
• [学会発表] Synthesis of Well-Defined Coil-Rod-Coil Triblock Copolymers Containing Poly(3-hexylthiophene) Segments and Their Surfactant Use in Photovoltaics (2010)
  • 著者名/発表者名: Tomoya Higashihara, Jung-Hsun Tsai, Yi-Cang Lai, Chih-Jung Lin, Wen-Chang Chen, Mitsuru Ueda
  • 学会等名: 2010 Japan-Taiwan Bilateral Polymer Symposium
  • 発表場所: 札幌
• [学会発表] New Block Copolymers Containing Poly(3-hexylthiophene) Segments (2010)
  • 著者名/発表者名: Tomoya Higashihara, Akira Hirao, Mitsuru Ueda
  • 学会等名: 74th Prague Meetings on Macromolecules
  • 発表場所: Prague, Czech Republic
• [学会発表] Synthesis of Well-Defined Coil-Rod-Coil Triblock Copolymers Containing Poly(3-hexylthiophene) Segments and Their Surfactant Use in Photovoltaics (2010)
  • 著者名/発表者名: Tomoya Higashihara, Jung-Hsun Tsai, Yi-Cang Lai, Chih-Jung Lin, Wen-Chang Chen, Mitsuru Ueda.
  • 学会等名: Polycondensation2010 Meeting
  • 発表場所: Kerkrade, The Netherlands
• [学会発表] Synthesis of Novel P3HT-Based Block Copolymers and Their Self-Assembly Behavior (2010)
  • 著者名/発表者名: Tomoya Higashihara, Kaoru Ohshimizu, Mitsuru Ueda
  • 学会等名: 2010 International Symposium on Nano Structures
  • 発表場所: 浦項、韓国
• [図書] Block Copolymers Containing Rod Segments (2011)
  • 著者名/発表者名: Tomoya Higashihara, Mitsuru Ueda John Wiley & Sons
  • 出版者: Complex Macromolecular Architecture, Chapter 13
• [図書] Complex Macromolecular Architecture, Chapter 13. Block Copolymers Containing Rod Segments (2011)
  • 著者名/発表者名: Tomoya Higashihara, Mitsuru Ueda
  • 総ページ数: 832
  • 出版者: John Wiley & Sons (Asia) Pte Ltd.
• [産業財産権] ポリチオフェン類の製造方法及び新規なチオフェンモノマー (2011)
  • 発明者名: 東原知哉・上田充
  • 権利者名: 東京工業大学
  • 産業財産権番号: 2011-016641
  • 出願年月日: 2011-01-28