| 研究課題/領域番号 |
22K14744
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| 研究種目 |
若手研究
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| 配分区分 | 基金 |
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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 | 京都大学 |
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研究代表者 |
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 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 |
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2023年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
2022年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
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| キーワード | ペロブスカイト太陽電池 / マルチポッド型 / 電荷回収層 / 変換効率 / 単分子膜 / 化学吸着 / トリアザトリキセン / シクロオクタテトラインドール / 電荷回収 / マルチポッド / 水平配向 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
ペロブスカイト太陽電池の開発では，デバイスの光電変換効率のさらなる向上と耐久性の飛躍的な向上が依然課題となっている．本研究では，ペロブスカイト層からの正孔を回収する材料に着目し，マルチポッド型正孔回収単分子膜材料の開発に取り組む．これらの単分子膜材料では，上下のペロブスカイト層および電極基板のそれぞれに対して face-on に配向制御できるため，効率的な電荷回収が可能であり光電変換効率の向上が期待できる．この革新的な単分子膜材料の開発により，これまで有機半導体材料の欠点に由来していた導電性や耐久性などの課題を解決し，ペロブスカイト太陽電池の長期耐久性と高い光電変換効率（>23%）を実現する．
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| 研究成果の概要 |
ペロブスカイト太陽電池の開発研究では，デバイスの光電変換効率および耐久性のさらなる向上が依然課題となっている．本研究では，ペロブスカイト層からの正孔を回収する材料に着目し，独自のマルチポッド型正孔回収単分子膜材料の開発に取り組んでいる．こちらの単分子膜材料では，上下のペロブスカイト層および電極基板のそれぞれに対して水平に配向制御できるとともに，上向きに張り出した極性官能基を介してペロブスカイト層との密な相互作用を実現できるため，デバイスの光電変換効率および耐久性の向上が期待できると考えた．実際，これらの正孔回収単分子層を用いた太陽電池が23%の高い光電変換効率と高耐久性を示すことがわかった．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
ペロブスカイト太陽電池の分野において，これまでにほとんどの正孔回収材料がバルクの厚膜層として用いられてきた．しかし，正孔回収材料自体の厚膜による光吸収が取り出せる電流密度を低下させてしまい，又、この厚膜のモルフォロジーの安定性がデバイス自体の低い熱安定性の原因となっている．これに対して，本研究ではマルチポッド型構造をもつ単分子膜材料の配向配列制御による各層の界面の精密制御を実証し，太陽電池の高効率化・高耐久性化を達成した．マルチポッド型の有用性を実証することにより，本太陽電池の開発分野に多大なインパクトをもたらすとともに，その実用化を大きく加速できるものと期待できる．
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