側鎖間πスタッキングに基づく自己組織化高分子の創製と有機薄膜太陽電池への応用

• 研究課題/領域番号: 24655183
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 有機工業材料
• 研究機関: 大阪府立大学
• 研究代表者: 前田 壮志 大阪府立大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (90507956)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2014-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2013年度)
• 配分額: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円); 2013年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円); 2012年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
• キーワード: 自己組織化 / 自己組織化高分子 / 有機電子材料・素子 / 機能性有機材料 / 染料・顔料 / 色素・色材 / 電気・磁気的機能 / 有機薄膜太陽電池 / 機能性色素 / 自己組織化材料 / 高分子構造・物性 / 太陽電池 / 有機半導体 / スクアリリウム / バルクヘテロ接合型太陽電池 / 近赤外

研究概要

機能性色素の卓越した光吸収能と凝集性に着目し，それらを側鎖に有するポリマーの設計・合成に関して検討するとともに，色素側鎖間の相互作用による凝集構造形成に関して検討した．その結果，側鎖に分岐型スクアリリウム色素を有するポリマーの合成に成功し，それらが自己組織化可能であることを明らかにした．得られた色素を側鎖に有するポリマーは，分岐構造及び隣接側鎖間の励起子カップリングにより広範囲に光捕集能を有することが明らかとなった．それらを電子ドナー材料に用いたバルクヘテロ接合型太陽電池は，ポリマーの吸収特性を反映して広範囲に分光感度を示し，同ポリマーが光電変換に寄与していることを確認した．

研究成果

• [雑誌論文] Squaraine Dyes with Pyrylium and Thiopyrylium Components for Harvest of Near Infrared Light in Dye-Sensitized Solar Cells (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Maeda, S. Nitta, H. Nakao, S. Yagi, H. Nakazumi
  • 雑誌名: Journal of Physical Chemistry C 巻: 118 号: 30 ページ: 16618-16625
  • DOI: 10.1021/jp412553z
  • 査読あり
• [雑誌論文] Linearlyπ-extended squaraine dyes enable the spectral response of dye-sensitized solar cells in the NIR region over 800 nm (2013)
  • 著者名/発表者名: Maeda, T., Arikawa, S., Nakao, H., Yagi, S., Nakazumi H.
  • 雑誌名: New J. Chem 巻: 37
  • 査読あり
• [雑誌論文] Conformational effect of symmetrical squaraine dyes on the performance of dye-sensitized solar cells (2013)
  • 著者名/発表者名: Maeda, T., Mineta, S., Fujiwara, H., Nakao, H., Yagi, S., Nakazumi, H.
  • 雑誌名: J. Mater. Chem. A 巻: 1
  • 査読あり
• [雑誌論文] Near-infrared-absorbingπ-Extended Squarylium-based Dyes with Dicyanovinylene Substitution for Dye-sensitized Solar Cell Applications (2013)
  • 著者名/発表者名: Nakao, H., Maeda, T., Nakazumi, H
  • 雑誌名: Chem. Lett 巻: 42
  • 査読あり
• [雑誌論文] Near-infrared-absorbing pi-Extended Squarylium-based Dyes with Dicyanovinylene Substitution for Dye-sensitized Solar Cell Applications (2013)
  • 著者名/発表者名: H. Nakao, T. Maeda, H. Nakazumi
  • 雑誌名: Chemistry Letters 巻: 42 号: 1 ページ: 25-27
  • DOI: 10.1246/cl.2013.25
  • NAID: 130004426724
  • 査読あり
• [雑誌論文] Linearly pi-extended Squaraine Dyes Enable the Spectral Response of Dye-sensitized Solar Cells in the NIR Region over 800 nm (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Maeda, S. Arikawa, H. Nakao, S. Yagi, H. Nakazumi
  • 雑誌名: New Journal of Chemistry 巻: 37 号: 3 ページ: 701-708
  • DOI: 10.1039/c2nj40991g
  • 査読あり
• [雑誌論文] Conformational Effect of Symmetrical Squaraine Dyes on the Performance of Dye-sensitized Solar Cells (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Maeda, S. Mineta, H. Fujiwara, H. Nakao, S. Yagi, H. Nakazumi
  • 雑誌名: Journal of Materials Chemistry A 巻: 1 号: 4 ページ: 1303-1309
  • DOI: 10.1039/c2ta00883a
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synthesis and Characterization of Squaraine-based Conjugated Polymers with Phenylene Linkers for Bulk Heterojunction Solar Cells (2012)
  • 著者名/発表者名: Maeda, T., Tsukamoto, T., Seto, A., Yagi, S., Nakazumi, H.
  • 雑誌名: Macromol. Chem. Phys 巻: 213
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synthesis and Characterization of Squaraine-Based Conjugated Polymers with Phenylene Linkers for Bulk Heterojunction Solar Cells (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Maeda, T. Tsukamoto, A. Seto, S. Yagi, H. Nakazumi
  • 雑誌名: Macromolecular Chemistry and Physics 巻: 213 号: 24 ページ: 2590-2597
  • DOI: 10.1002/macp.201200382
  • 査読あり
• [雑誌論文] Squaraine Dyes with Pyrylium and Thiopyrylium Components for Harvest of Near Infrared Light in Dye-Sensitized Solar Cells
  • 著者名/発表者名: Maeda, T., Nitta, S., Nakao, H., Yagi, S., Nakazumi H.
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. C 巻: (in press)
  • 査読あり
• [学会発表] Squarylium Dyes with Branched Structure Applied to Dye-sensitized Solar Cells (2013)
  • 著者名/発表者名: X. Chen, T. Maeda, S. Yagi, H. Nakazumi
  • 学会等名: 85th JSCM Anniversary Conference
  • 発表場所: Tokyo, Japan
  • 年月日: 2013-10-25
• [学会発表] 対称型近赤外吸収スクアリリウム色素の低分子バルクヘテロ接合型太陽電池への応用 (2013)
  • 著者名/発表者名: 北川翔一, 前田壮志, 八木繁幸, 中澄博行
  • 学会等名: 色材協会創立85周年記念会議
  • 発表場所: タワーホール船堀, 東京都
  • 年月日: 2013-10-24
• [学会発表] 種々の複素環を有する新規非対称型スクアリリウム色素の光・電気化学特性と色素増感太陽電池への応用 (2013)
  • 著者名/発表者名: 新田翔平, 前田壮志, 八木繁幸, 中澄博行
  • 学会等名: 色材協会創立85周年記念会議
  • 発表場所: タワーホール船堀, 東京都
  • 年月日: 2013-10-24
• [学会発表] Structure-Property Relationship of Squaraine-Based Dyes for Organic Photovoltaic (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Maeda
  • 学会等名: 7th Workshop of Conjugated Oligomers and Polymers from Synthesis to Electronic Function (KOPO2013
  • 発表場所: Zellingen-Retzbach, Germany
  • 年月日: 2013-09-17
• [学会発表] バルクヘテロ接合型有機太陽電池用の新規カルバゾール架橋ビススクアリリウ系色素の合成およびそのポリマー化 (2013)
  • 著者名/発表者名: 吉田圭, 前田壮志, 八木繁幸, 中澄博行
  • 学会等名: 第62回高分子討論会
  • 発表場所: 金沢大学, 金沢市
  • 年月日: 2013-09-12
• [学会発表] Low Band Gap Polymers Based on Squaraine andπ-conjugated linkers as Electron Donors in Bulk Heterojunction Solar Cells (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Maeda, H. Amitani, T. Tsukamoto, S.Yagi, H. Nakazumi
  • 学会等名: The 11th International Symposium on Functionalπ-Electron Systems
  • 発表場所: Arcachon, France
  • 年月日: 2013-06-05
• [学会発表] 種々のスクアリリウム系色素からなるπ共役系高分子の光・電気化学特性 (2013)
  • 著者名/発表者名: 網谷仁志, 前田壮志, 八木繁幸, 中澄博行
  • 学会等名: 第62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: 2013-05-30
• [学会発表] バルクヘテロ接合型太陽電池への応用を指向した対称及び非対称型スクアリリウム色素 (2013)
  • 著者名/発表者名: 瀬藤彩加, 前田壮志, 八木繁幸, 中澄博行
  • 学会等名: 第62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: 2013-05-30
• [学会発表] 色素増感太陽電池への応用を指向した分岐構造を持つパンクロマティックなスクアリリウム系色素 (2013)
  • 著者名/発表者名: 宮永恭平, 前田壮志, 八木繁幸, 中澄博行
  • 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
  • 年月日: 2013-03-23
• [学会発表] Low Band Gap Polymers Based on Squaraine and π-conjugated linkers as Electron Donors in Bulk Heterojunction Solar Cells (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Maeda, H. Amitani, T. Tsukamoto, S.Yagi, H. Nakazumi
  • 学会等名: The 11th International Symposium on Functional π-Electron Systems
  • 発表場所: Arcachon, France
• [学会発表] Structure-Property Relationship of Squaraine-Based Dyes for Organic Photovoltaics (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Maeda
  • 学会等名: 7th Workshop of Conjugated Oligomers and Polymers from Synthesis to Electronic Function (KOPO2013)
  • 発表場所: Zellingen-Retzbach, Germany
• [学会発表] Squarylium Dyes with Branched Structure Applied to Dye-sensitized Solar Cells (2013)
  • 著者名/発表者名: X. Chen, T. Maeda, S. Yagi, H. Nakazumi
  • 学会等名: 85th JSCM Anniversary Conference
  • 発表場所: タワーホール船堀，東京都
• [学会発表] 種々のスクアリリウム系色素からなるπ共役系高分子の光・電気化学特性 (2013)
  • 著者名/発表者名: 網谷仁志，前田壮志，八木繁幸，中澄博行
  • 学会等名: 第62回高分子学会年次大会
  • 発表場所: 京都国際会館，京都市
• [学会発表] バルクヘテロ接合型太陽電池への応用を指向した対称及び非対称型スクアリリウム色素 (2013)
  • 著者名/発表者名: 瀬藤彩加，前田壮志，八木繁幸，中澄博行
  • 学会等名: 第62回高分子学会年次大会
  • 発表場所: 京都国際会館，京都市
• [学会発表] バルクヘテロ接合型有機太陽電池用の新規カルバゾール架橋ビススクアリリウ系色素の合成およびそのポリマー化 (2013)
  • 著者名/発表者名: 吉田 圭，前田壮志，八木繁幸，中澄博行
  • 学会等名: 第62回高分子討論会
  • 発表場所: 金沢大学，金沢市
• [学会発表] 対称型近赤外吸収スクアリリウム色素の低分子バルクヘテロ接合型太陽電池への応用 (2013)
  • 著者名/発表者名: 北川翔一，前田壮志，八木繁幸，中澄博行
  • 学会等名: 色材協会創立85周年記念会議
  • 発表場所: タワーホール船堀，東京都
• [学会発表] 種々の複素環を有する新規非対称型スクアリリウム色素の光・電気化学特性と色素増感太陽電池への応用 (2013)
  • 著者名/発表者名: 新田翔平，前田壮志，八木繁幸，中澄博行
  • 学会等名: 色材協会創立85周年記念会議
  • 発表場所: タワーホール船堀，東京都
• [学会発表] 色素増感太陽電池への応用を指向した分岐構造を持つパンクロマティックなスクアリリウム系色素 (2013)
  • 著者名/発表者名: 宮永恭平，前田壮志，八木繁幸，中澄博行
  • 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
• [学会発表] The Design and Synthesis of Novel Branched Squaryrium Dyes and Their Application to Dye-sensitized Solar Cells (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Miyanaga, T. Maeda, S. Yagi and H. Nakazumi
  • 学会等名: 12th International Kyoto Conference on Organic Chemistry (IKCOC 12)
  • 発表場所: Kyoto, Japan
  • 年月日: 2012-11-13
• [学会発表] 種々のスクアリリウム発色団を主鎖に有する狭バンドギャップポリマーの合成と有機太陽電池への応用 (2012)
  • 著者名/発表者名: 前田壮志, 網谷仁志, 大森拓也, 八木繁幸, 中澄博行
  • 学会等名: 第61回高分子討論会
  • 発表場所: 名古屋工業大学, 名古屋市
  • 年月日: 2012-09-20
• [学会発表] Low Band Gap Polymers Based on Squaraine and Benzodithiophene as Electron Donors in Bulk Heterojunction Solar Cells (2012)
  • 著者名/発表者名: 前田壮志, 大森拓也, 岩田典己, 八木繁幸, 中澄博行
  • 学会等名: 第61回高分子学会年次大会
  • 発表場所: パシフィコ横浜, 横浜市
  • 年月日: 2012-05-30
• [学会発表] Low Band Gap Polymers Based on Squaraine and Benzodithiophene as Electron Donors in Bulk Heterojunction Solar Cells (2012)
  • 著者名/発表者名: 前田壮志，大森拓也，岩田典己，八木繁幸，中澄博行
  • 学会等名: 第61回高分子学会年次大会
  • 発表場所: パシフィコ横浜，横浜市
• [学会発表] 種々のスクアリリウム発色団を主鎖に有する狭バンドギャップポリマーの合成と有機太陽電池への応用 (2012)
  • 著者名/発表者名: 前田壮志，網谷仁志，大森拓也，八木繁幸，中澄博行
  • 学会等名: 第61回高分子討論会
  • 発表場所: 名古屋工業大学，名古屋市
• [学会発表] The Design and Synthesis of Novel Branched Squaryrium Dyes and Their Application to Dye-sensitized Solar Cells (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Miyanaga, T. Maeda, S. Yagi and H. Nakazumi
  • 学会等名: 12th International Kyoto Conference on Organic Chemistry (IKCOC 12)
  • 発表場所: リーガロイヤルホテル京都，京都市
• [備考]
  • URL: http://www.chem.osakafu-u.ac.jp/ohka/ohka6/
• [備考] 有機機能化学研究グループHP
  • URL: http://www.chem.osakafu-u.ac.jp/ohka/ohka6/index.html
• [備考] 有機機能化学研究グループHP
  • URL: http://www.chem.osakafu-u.ac.jp/ohka/ohka6/index.html