バンド構造・界面構造制御による高効率有機太陽電池の開発

• 研究課題/領域番号: 22850012
• 研究種目: 研究活動スタート支援
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 機能材料・デバイス
• 研究機関: 独立行政法人理化学研究所 (2011); 岡山大学 (2010)
• 研究代表者: 赤池 幸紀 独立行政法人理化学研究所, 光電変換研究チーム, 特別研究員 (90581695)
• 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: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円); 2011年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円); 2010年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
• キーワード: 有機太陽電池 / ケルビンプローブ法 / 界面電子構造 / 光電流発生 / 新ドナー・アクセプター材料 / ドーピング / 結晶性有機/有機界面

研究概要

近年急速に開発が進んでいる有機太陽電池の高効率化のための、基礎科学に基づいた素子設計指針を打ち出すには、キャリアが通り抜ける界面の電子構造と太陽電池特性を関連づけることが不可欠である。本研究では、まず、典型的な積層型有機太陽電池内で内蔵電位がどのように分布しているかをケルビンプローブ法で明らかにした。また、ITO基板の仕事関数を制御することでドナー/アクセプター界面の電子状態を意図的に改変させることにも成功した。これを応用して、同界面における界面双極子の形成が光電流発生に大きく寄与することを明らかにした。

研究成果

• [雑誌論文] Characteristics of conjugated hydrocarbon based thin film transistor with ionic liquid gate dielectric (2011)
  • 著者名/発表者名: Y. Kaji, K. Ogawa, R. Eguchi, H. Goto, Y. Sugawara, T. Kambe, K. Akaike, S. Gohda, A. Fujiwara, Y. Kubozono
  • 雑誌名: Org. Electron. 巻: 12 ページ: 2076-2076
  • 査読あり
• [雑誌論文] Incommensurate Crystalline phase of n-Alkane Monolayers on Graphite(0001) (2011)
  • 著者名/発表者名: O. Endo, T. Horikoshi, N. Katsumata, K. Otani, T. Fujishima, H. Goto, K. Minami, K. Akaike, and H. Ozaki
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. C 巻: 115 ページ: 5720-5725
  • 査読あり
• [雑誌論文] Metal-intercalated aromatic hydrocarbons : a new class of carbon-based superconductors (2011)
  • 著者名/発表者名: Y. Kubozono, H. Mitamura, X. Lee, X. He, Y. Yamanari, Y. Takahashi, Y. Suzuki, Y. Kaji, R. Eguchi, K. Akaike, T. Kambe, H. Okamoto, A. Fujiwara, T. Kato, T. Kosugi and H. Aoki
  • 雑誌名: Phys. Chem. Chem. Phys. 巻: 13 ページ: 16476-16476
  • 査読あり
• [雑誌論文] Characteristics of conjugated hydrocarbon based thin film tranistor with ionic liquid gate dielectric (2011)
  • 著者名/発表者名: Y.Kaji, K.Ogawa, R.Eguchi, H.Goto, Y.Sugawara, T.Kambe, K.Akaike, S.Gohda, A.Fujiwara, Y.Kubozono
  • 雑誌名: Organic Electronics 巻: 12 号: 12 ページ: 2076-2083
  • DOI: 10.1016/j.orgel.2011.08.016
  • 査読あり
• [雑誌論文] Metal-intercalated aromatic hydrocarbons : a new class of carbon-based superconductors (2011)
  • 著者名/発表者名: Y.Kubozono, H.Mitamura, X.Lee, X.He, Y.Yamanari, Y.Takahashi, Y.Suzuki, Y.Kaji, R.Eguchi, K.Akaike, T.Kambe, H.Okamoto, A.Fujiwara, Takashi Kato, T.Kosugi, H.Aoki
  • 雑誌名: Phys.Chem.Chem.Phys. 巻: 13 号: 37 ページ: 16476-16493
  • DOI: 10.1039/c1cp20961b
  • 査読あり
• [雑誌論文] Incommensurate Crystalline phase of n-Alkane Monolayers on Graphite (0001) (2011)
  • 著者名/発表者名: O.Endo
  • 雑誌名: Journal of Physical Chemistry C 巻: 115 ページ: 5720-5725
  • 査読あり
• [雑誌論文] 有機分子性固体における電界効果キャリア注入と物性制御 (2011)
  • 著者名/発表者名: 久保園芳博
  • 雑誌名: 表面科学 巻: 32 ページ: 27-32
  • 査読あり
• [雑誌論文] Unoccupied states in copper phthalocyanine/fullerene blended films determined by inverse photoemission spectroscopy (2010)
  • 著者名/発表者名: K. Akaike, A. Opitz, J. Wagner, W. Brutting, K. Kanai, Y. Ouchi and K. Seki
  • 雑誌名: Org. Electron. 巻: 11 ページ: 1853-1853
  • 査読あり
• [雑誌論文] Unoccupied states in copper phthalocyanine/fullerene blended films determined by inverse photoemission spectroscopy (2010)
  • 著者名/発表者名: Kouki Akaike
  • 雑誌名: Organic Electronics 巻: 11 ページ: 1853-1857
  • 査読あり
• [学会発表] 有機太陽電池と界面電子構造の相関 (2012)
  • 著者名/発表者名: 赤池幸紀
  • 学会等名: 京都大学化学研究所セミナー
  • 発表場所: 京都大学化学研究所
  • 年月日: 2012-05-17
• [学会発表] Characterizing interfacial electronic structure in organic photovoltaics and device performances of photovoltaics based on new materials (2012)
  • 著者名/発表者名: 赤池幸紀
  • 学会等名: 太陽光資源戦略若手勉強会
  • 発表場所: 理化学研究所(東京都)(招待講演)
  • 年月日: 2012-01-27
• [学会発表] Correlation between Energy Level Alignment and Device Performance in Small-Molecule Based Organic Photovoltaic Cells (2011)
  • 著者名/発表者名: Kouki Akaike and Yoshihiro Kubozono
  • 学会等名: The 6^<th> Japan-Sweden Workshop on Advanced Spectroscopy of Organic Materials for Electronic Applications
  • 発表場所: ホテルアローレ(加賀市)
  • 年月日: 2011-11-24
• [学会発表] Correlation between Energy Level Alignment and Device Performance in Small-Molecule Based Organic Photovoltaic Cells (2011)
  • 著者名/発表者名: Kouki Akaike, Yoshihiro Kubozono
  • 学会等名: The 6^<th> Japan-Sweden Workshop on Advanced Spectroscopy of Organic Materials for Electronic Applications
  • 発表場所: 加賀温泉(石川県)
  • 年月日: 2011-11-24
• [学会発表] 界面電子構造研究の有機太陽電池への展開 (2011)
  • 著者名/発表者名: 赤池幸紀
  • 学会等名: 有機デバイス院生研究会チュートリアル講演
  • 発表場所: 九州大学
  • 年月日: 2011-06-18
• [学会発表] 界面電子構造研究の有機太陽電池への展開 (2011)
  • 著者名/発表者名: 赤池幸紀
  • 学会等名: 有機デバイス院生研究会
  • 発表場所: 九州大学(福岡県)(チュートリアル講演)
  • 年月日: 2011-06-18
• [学会発表] CuPc/C60混合膜の電子輸送準位の観測 (2010)
  • 著者名/発表者名: 赤池幸紀
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 大阪府立大学(大阪府)
  • 年月日: 2010-09-25
• [学会発表] 逆光電子分光によるドナー/アクセプター混合膜の空準位の測定 (2010)
  • 著者名/発表者名: 赤池幸紀
  • 学会等名: 応用物理学会
  • 発表場所: 長崎大学(長崎県)
  • 年月日: 2010-09-14
• [学会発表] Dominant Factors in Electronic Structure at Donor/Acceptor Interface : Ground-State Charge Transfer and Change in Polarization Energy (2010)
  • 著者名/発表者名: Kouki Akaike
  • 学会等名: Gordon Research Conference on Electronic Processes in Organic Materials
  • 発表場所: Mount Holyoke College(U.S)
  • 年月日: 2010-07-26
• [図書] 有機分子性固体における電界効果キャリア注入と物性制御 (2011)
  • 著者名/発表者名: 久保園芳博,加地由美子,小川景子,菅原保幸,江口律子,赤池幸紀,神戸高志,藤原明比古
  • 出版者: 表面科学
• [備考]
  • URL: http://koukisite.web.fc2.com/
• [備考]
  • URL: http://koukisite.web.fc2.com/
• [備考]
  • URL: http://interfa.rlss.okayama-u.ac.jp/