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高分子材料創製を基軸とする高性能な逆型有機薄膜太陽電池構築のための基盤技術の確立

研究課題

研究課題/領域番号 24350092
研究種目

基盤研究(B)

配分区分一部基金
応募区分一般
研究分野 機能材料・デバイス
研究機関金沢大学

研究代表者

高橋 光信  金沢大学, 物質化学系, 教授 (00135047)

研究分担者 前田 勝浩 (前田 勝寛)  金沢大学, 物質化学系, 准教授 (90303669)
桑原 貴之  金沢大学, 物質化学系, 准教授 (80464048)
連携研究者 井改 知幸  金沢大学, 物質化学系, 准教授 (90402495)
研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2015-03-31
研究課題ステータス 完了 (2014年度)
配分額 *注記
17,030千円 (直接経費: 13,100千円、間接経費: 3,930千円)
2014年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
2013年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2012年度: 9,360千円 (直接経費: 7,200千円、間接経費: 2,160千円)
キーワード有機薄膜太陽電池 / 新規ドナー材料 / 逆構造 / 太陽電池 / 高分子合成 / 再生可能エネルギー / 高分子構造・物性
研究成果の概要

高効率かつ大気中安定な逆型有機薄膜太陽電池の開発を目的に、製膜性が良く、大きな開放光起電力の期待できる一連のフッ素を含むPTB系ドナー材料を創製した。フッ素導入率(r)の増加につれてHOMOが深くなったものの、r=1では製膜性が低下した。r値と電池性能の相関を調べるために、フラーレン誘導体とのブレンド膜の正孔移動度、原子間力顕微鏡によるモルフォロジー観察、微小角入射広角X線回折による配向・結晶化度の測定を行った。その結果、r増加に伴うドメインサイズの減少、結晶化度と正孔移動度の減少が観測され、これら相反する因子の兼ね合いから、r=0.75のときに最適のエネルギー変換効率を示した。

報告書

(4件)
  • 2014 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2013 実績報告書
  • 2012 実績報告書
  • 研究成果

    (34件)

すべて 2015 2014 2013 2012

すべて 雑誌論文 (10件) (うち査読あり 10件、 謝辞記載あり 3件) 学会発表 (24件) (うち招待講演 2件)

  • [雑誌論文] Influence of 4-fluorophenyl pendants in thieno[3,4-b]thiophene-benzo-[1,2-b:4,5-b']dithiophene-based polymers on the performance of photovoltaics2015

    • 著者名/発表者名
      T. Yamamoto, T. Ikai, S. Katori, T. Kuwabara, K, Maeda, T. Koganezawa, K. Takahashi, S. Kanoh
    • 雑誌名

      J. Polym. Sci., Part A: Polym. Chem.

      巻: in press 号: 13 ページ: 1586-1593

    • DOI

      10.1002/pola.27589

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Mechanistic investigation into the light soaking effect observed in inverted polymer solar cells containing chemical bath deposited titanium oxide2015

    • 著者名/発表者名
      T. Kuwabara, K. Yano, T. Yamaguchi, T. Taima, K. Takahashi, D. Son, K. Marumoto
    • 雑誌名

      J. Phys. Chem. C

      巻: 119 号: 10 ページ: 5274-5280

    • DOI

      10.1021/jp509879v

    • NAID

      120005593990

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Thieno[3,4-b]thiophene-benzo-[1,2-b:4,5-b']dithiophene-based polymers bearing optically pure 2-ethylhexyl pendants: synthesis and application in polymer solar cells2015

    • 著者名/発表者名
      T. Ikai, R. Kojima, S. Katori, T. Yamamoto, T. Kuwabara, K, Maeda, K. Takahashi, S. Kanoh
    • 雑誌名

      Polymer

      巻: 56 ページ: 171-177

    • DOI

      10.1016/j.polymer.2014.11.033

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Factors Affecting the Performance of Bifacial Inverted Polymer Solar Cells with a Thick Photoactive Layer2014

    • 著者名/発表者名
      Takayuki Kuwabara, Yoshihiro Omura, Takahiro Yamaguchi, Tetsuya Taima, Kohshin Takahashi, Koichi Higashimine, Varun Vohra and Hideyuki Murata
    • 雑誌名

      J. Phys. Chem. C

      巻: 118 号: 8 ページ: 4050-4055

    • DOI

      10.1021/jp5002836

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effect of the solvent used to prepare the photoactive layer on the performance of inverted bulk heterojunction polymer solar cells2014

    • 著者名/発表者名
      Takayuki Kuwabara, Mitsuhiro Kuzuba, Natsumi Emoto, Takahiro Yamaguchi,Tetsuya Taima, Kohshin Takahashi
    • 雑誌名

      Jpn. J. Appl. Phys.

      巻: 53 号: 2S ページ: 02BE06-02BE06

    • DOI

      10.7567/jjap.53.02be06

    • NAID

      210000143391

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Development of bifacial inverted polymer solar cells using a conduc-tivity-controlled transparent poly(3,4-ethylenedioxylenethiophene):poly(4-styrene sulfonic acid) and a striped Au electrode on the hole collection side2014

    • 著者名/発表者名
      Takayuki Kuwabara, Shinji Katori, Kazuhiro Arima, Yoshihiro Omura, Takahiro Yamaguchi,Tetsuya Taima, Kohshin Takahashi
    • 雑誌名

      Jpn. J. Appl. Phys.

      巻: 53 号: 2S ページ: 02BE07-02BE07

    • DOI

      10.7567/jjap.53.02be07

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Fine tuning of frontier orbital energy levels in dithieno[3,2-b:2',3'-d]silole-based copolymers based on the substituent effect of phenyl pendants2014

    • 著者名/発表者名
      Tomoyuki Ikai, Tomoya Kudo, Masahiro Nagaki, Tomoyuki Yamamoto, Katsuhiro Maeda, Shigeyoshi Kanoh
    • 雑誌名

      Polymer

      巻: 55 号: 9 ページ: 2139-2145

    • DOI

      10.1016/j.polymer.2014.03.021

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Efficient Small-Molecule Photo-voltaic Cells Using a Crystalline Diindenoperylene Film as a Nanostructured Template2013

    • 著者名/発表者名
      Ying Zhou, Tetsuya Taima, Takayuki Kuwabara, Kohshin Takahashi
    • 雑誌名

      Adv. Mater.

      巻: 25 号: 42 ページ: 6069-6075

    • DOI

      10.1002/adma.201302167

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effect of uv Light Irradiation on Photovoltaic Characteristics of Inverted Polymer Solar Cells Containing Sol-Gel Zinc Oxide Electron Collection Layer2013

    • 著者名/発表者名
      T. Kuwabara, C. Tamai, Y. Omura, T. Yamaguchi, T. Taima, K. Takahashi.
    • 雑誌名

      Org. Electron.

      巻: 14 号: 2 ページ: 649-656

    • DOI

      10.1016/j.orgel.2012.11.013

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Synthesis of seleno[3,4]-clpyrrole-4,6-dione-based polymers for polymer solar cells2012

    • 著者名/発表者名
      T. Ikai, A.K.M.F. Azam, M. Kuzuba, T. Kuwabara, K. Maeda, K. Takahashi, S. Kanoh
    • 雑誌名

      Syn. Met.

      巻: 162 号: 17-18 ページ: 1707-1712

    • DOI

      10.1016/j.synthmet.2012.07.003

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] ドナー材料として共役高分子“PCDTBT”を用いた逆型有機薄膜太陽電池の光電変換特性2014

    • 著者名/発表者名
      有馬和博, 桑原貴之, 高橋光信, 他2名
    • 学会等名
      平成26年度北陸地区講演会と研究発表会
    • 発表場所
      富山大学
    • 年月日
      2014-11-21
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] PETフィルム上への逆型有機薄膜太陽電池作製の試み2014

    • 著者名/発表者名
      王 暁凡, 桑原貴之, 高橋光信, 他3名
    • 学会等名
      平成26年度北陸地区講演会と研究発表会
    • 発表場所
      富山大学
    • 年月日
      2014-11-21
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] チエノチオフェンユニットを含有する新規オリゴマー系電子ドナー材料の開発2014

    • 著者名/発表者名
      和田 侑也, 井改知幸, 前田 勝浩, 他2名
    • 学会等名
      平成26年度北陸地区高分子若手研究会
    • 発表場所
      呉羽ハイツ(富山市)
    • 年月日
      2014-11-21
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 逆型有機薄膜太陽電池の開発とその挙動解析2014

    • 著者名/発表者名
      高橋光信
    • 学会等名
      日本学術振興会情報科学用有機材料第142委員会 合同研究会
    • 発表場所
      PORTA(ポルタ)神楽坂(東京)
    • 年月日
      2014-11-07
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Mechanistic Analysis of Light-soaking Effect of Inverted Polymer Solar Cells with Amine-modified ITO Electron Collection Electrodes2014

    • 著者名/発表者名
      T. Kusumi, T. Kuwabara, T. Takahashi, 他2名
    • 学会等名
      2014 年 電気化学会北陸支部秋季大会・産学官フォーラム講演会 合同大会
    • 発表場所
      福井県産業会館,ユー・アイふくい
    • 年月日
      2014-10-17
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 電子捕集層として酸化亜鉛ナノ粒子を用いた逆型有機薄膜太陽電池の作製と性能評価2014

    • 著者名/発表者名
      高橋駿輝, 桑原貴之, 高橋光信, 他2名
    • 学会等名
      2014 年 電気化学会北陸支部秋季大会・産学官フォーラム講演会 合同大会
    • 発表場所
      福井県産業会館,ユー・アイふくい
    • 年月日
      2014-10-16
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] HOMO 準位チューニングした新規PTB 系共役高分子をドナー材料に用いた逆型有機薄膜太陽2014

    • 著者名/発表者名
      鹿取晋二, 桑原貴之, 高橋光信, 他6名
    • 学会等名
      2014 年 電気化学会北陸支部秋季大会・産学官フォーラム講演会 合同大会
    • 発表場所
      福井県産業会館,ユー・アイふくい
    • 年月日
      2014-10-16
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Development of Flexible Inverted Polymer Solar Cells on Pet-ITO Substrate with Zinc Oxide Electron Collection Layer Prepared by Novel Low-Temperature Sol-Gel Methods2014

    • 著者名/発表者名
      T. Kuwabara, T. Yamaguchi, T. Taima, K. Takahashi
    • 学会等名
      EU PVSEC 2014
    • 発表場所
      RAI (Amsterdam)
    • 年月日
      2014-09-24
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 逆型有機薄膜太陽電池の開発と展開2014

    • 著者名/発表者名
      高橋光信
    • 学会等名
      2014年秋季 第75応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      北海道大学
    • 年月日
      2014-09-18
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] アミン化合物修飾ITOを電子捕集電極として用いた逆型有機薄膜太陽電池のLight-soaking効果のメカニズム解明2014

    • 著者名/発表者名
      久住拓司,桑原貴之,當摩哲也,高橋光信
    • 学会等名
      2014年秋季 第75応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      北海道大学
    • 年月日
      2014-09-17
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 化学浴析出酸化チタンを用いた逆型有機薄膜太陽電池のLight-soaking効果の機構解析2014

    • 著者名/発表者名
      桑原 貴之,矢野 勝寛,髙橋 光信,他4名
    • 学会等名
      2014年秋季 第75応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      北海道大学
    • 年月日
      2014-09-17
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] フェナントロカルバゾールユニットを主鎖骨格の一部に導入したチエノチオフェン系π共役高分子の開発2014

    • 著者名/発表者名
      井改知幸, 佐々木雅也, 前田 勝浩, 他1名
    • 学会等名
      第63回高分子学会年次大会
    • 発表場所
      名古屋国際会議場
    • 年月日
      2014-05-29
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Preparation of zinc oxide film by a novel low-temperature sol-gel method and its application to an electron collection layer for flexible inverted polymer solar cells2014

    • 著者名/発表者名
      T. Kuwabara, T. Yamaguchi, T. Taima, K. Takahashi
    • 学会等名
      2014 MRS Spring Meeting & Exhibit
    • 発表場所
      Marriott Marquis (San Francisco)
    • 年月日
      2014-04-24
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 大気中で塗って作製できる逆型有機薄膜太陽電池2013

    • 著者名/発表者名
      高橋光信, 桑原貴之
    • 学会等名
      日本化学会第93春季年会
    • 発表場所
      立命館大学(草津市)(依頼講演)
    • 年月日
      2013-03-25
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Mechanistic insights into UV-induced electron transfer from PCBM to zinc oxide in inverted polymer solar cells using impedance spectroscopy2013

    • 著者名/発表者名
      T. Kuwabara Y. Omura, T. Yamaguchi, T. Taima, K. Takahashi
    • 学会等名
      2013 MRS Fall Meeting
    • 発表場所
      Boston
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Synthesis of the Ben-zo[1,2-b:4,5-b’]dithiophene-Based pi-Conjugated Polymers Bearing Optically Active Alkoxy Pendants2013

    • 著者名/発表者名
      T. Ikai, R. Kojima, K. Maeda, S. Kanoh
    • 学会等名
      EM- NANO 2013
    • 発表場所
      Kanazawa
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] HOMO Level Tuning of the Novel Dithi-enosilole/Thienothiophene-based pi-conjugated Polymers Bearing Various Phenyl Ester Pendants2013

    • 著者名/発表者名
      T. Kudo, T. Ikai, K. Maeda, S. Kanoh
    • 学会等名
      EM- NANO 2013
    • 発表場所
      Kanazawa
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Effect of UV light irradiation on photovoltaic characteristics of in-verted polymer solar cells with var-ious zinc oxide electron collection layer2013

    • 著者名/発表者名
      Y. Omura T. Kuwabara, T. Yamaguchi, T. Taima, K. Takahashi
    • 学会等名
      EM- NANO 2013
    • 発表場所
      Kanazawa
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Flexible inverted polymer solar cells on PET-ITO substrate with zinc ox-ide electron collection layer pre-pared by novel sol-gel method and low-temperature treatments2013

    • 著者名/発表者名
      T. Kuwabara, T. Yamaguchi, T. Taima, K. Takahashi
    • 学会等名
      EM- NANO 2013
    • 発表場所
      Kanazawa
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Development of thieno[3,4-b]thiophene-based low-bandgap polymers bearing aryl ester pendants and their application to the photovoltaic devices2012

    • 著者名/発表者名
      T. Ikai, T. Yamamoto, M. Kuzuba, T. Kuwabara, K. Maeda, K. T akahashi, S. Kanoh
    • 学会等名
      2012 MRS Fall Meeting
    • 発表場所
      Hynes Convention Center (Boston, MA)
    • 年月日
      2012-11-26
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 逆型有機薄膜太陽電池の光電変換特性に対する化学浴析出酸化チタン電子捕集層の加熱処理温度依存性2012

    • 著者名/発表者名
      矢野勝寛, 桑原貴之, 當摩哲也, 高橋光信
    • 学会等名
      秋季第73回応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      愛媛大学・松山大学(松山市)
    • 年月日
      2012-09-12
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 逆型有機薄膜太陽電池の光電変換特性に対するソ少ゲル酸化亜鉛電子捕集層の加熱処理温度依存性2012

    • 著者名/発表者名
      大村佳弘, 桑原貴之, 當摩哲也, 高橋光信
    • 学会等名
      秋季第73回応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      愛媛大学・松山大学(松山市)
    • 年月日
      2012-09-12
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] ビチオフェンを側鎖に導入したベンソジチオフェン系π共役高分子の合成と有2012

    • 著者名/発表者名
      井改知幸, 山本倫行, 葛葉光洋, 桑原貴之, 前田勝浩, 高橋光信, 加納重義
    • 学会等名
      第61回高分子学会年次大会
    • 発表場所
      京都国際会館(京都市)
    • 年月日
      2012-05-29
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 素子構造設計を主軸とした高機能有機薄膜太陽電池の開発2012

    • 著者名/発表者名
      桑原貴之
    • 学会等名
      電気化学会北陸支部春季大会
    • 発表場所
      福井大学(福井市)(招待講演)
    • 年月日
      2012-05-18
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書

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公開日: 2012-04-24   更新日: 2019-07-29  

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