無修飾フラーレンを用いた塗布型有機薄膜太陽電池の開発

• 研究課題/領域番号: 26289094
• 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: 電子・電気材料工学
• 研究機関: 兵庫県立大学
• 研究代表者: 多田 和也 兵庫県立大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (90305681)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 15,730千円 (直接経費: 12,100千円、間接経費: 3,630千円); 2016年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円); 2015年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円); 2014年度: 10,790千円 (直接経費: 8,300千円、間接経費: 2,490千円)
• キーワード: 有機薄膜太陽電池 / 導電性高分子 / 無修飾フラーレン / 非ハロゲン系溶媒

研究成果の概要

経済的及び環境的コストの低い塗布型有機太陽電池を実現するため，無修飾フラーレンと非ハロゲン系溶媒を用いる検討を行ってきた。1,2,4-トリメチルベンゼンを溶媒として作製したPTB7-Th:C70太陽電池において，1 sun 下で5%のパワー変換効率を得た。無修飾のC70を用いた素子は，C70-PCBMを用いた素子に比べてパワー変換効率が低いが，耐熱性という点において優れている。また，低照射光下ではパワー変換効率が上昇することも分かった。

研究成果

• [雑誌論文] Validation of opposed two-diode equivalent-circuit model for S-shaped characteristic in polymer photocell by low-light characterization (2017)
  • 著者名/発表者名: K. Tada
  • 雑誌名: Organic Electronics 巻: 40 ページ: 8-12
  • DOI: 10.1016/j.orgel.2016.10.031
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Characteristics of PTB7-Th:C70 bulk heterojunction photocells under low-light illumination: Critical effect of dark parallel resistance (2017)
  • 著者名/発表者名: K. Tada
  • 雑誌名: Physica Status Solidi (a) 巻: - 号: 7
  • DOI: 10.1002/pssa.201700018
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Characteristics of PTB7:C70 Bulk Heterojunction Photocell Prepared with Halogen-Free Solvent at Low Light Illumination (2017)
  • 著者名/発表者名: K. Tada
  • 雑誌名: Molecular Crystals and Liquid Crystals 巻: -
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Characteristics of PTB7:C70 Bulk Heterojunction Photocell Prepared with Halogen-Free Solvent at Low Light Illumination (2016)
  • 著者名/発表者名: K. Tada
  • 雑誌名: Polymer Bulletin 巻: 73 号: 9 ページ: 2401-2408
  • DOI: 10.1007/s00289-016-1667-6
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Characterization of polymer bulk heterojunction photocell with unmodified C70 prepared with halogen-free solvent for indoor light harvesting (2016)
  • 著者名/発表者名: K. Tada
  • 雑誌名: Organic Electronics 巻: 30 ページ: 289-295
  • DOI: 10.1016/j.orgel.2015.12.031
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Parameter extraction from S-shaped current-voltage characteristics in organic photocell with opposed two-diode model: Effects of ideality factors and series resistance (2015)
  • 著者名/発表者名: K. Tada
  • 雑誌名: Physica Status Solidi (a) 巻: 212 号: 8 ページ: 1731-1734
  • DOI: 10.1002/pssa.201431877
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] LEDを用いた光電池用分光感度特性測定装置の試作 (2015)
  • 著者名/発表者名: 田中宏明、多田和也
  • 雑誌名: 電気学会論文誌Ｃ（電子・情報・システム部門誌） 巻: 135 号: 11 ページ: 1293-1298
  • DOI: 10.1541/ieejeiss.135.1293
  • NAID: 130005106326
  • ISSN: 0385-4221, 1348-8155
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Solution-processed photocells based on low energy-gap polymer and unmodified C70 composites from halogen-free solvent exceeding 5% power conversion efficiency (2015)
  • 著者名/発表者名: K. Tada
  • 雑誌名: Solar Energy Materials and Solar Cells 巻: 143 ページ: 52-57
  • DOI: 10.1016/j.solmat.2015.06.029
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Note: Measuring spectral response of photocells with light-emitting diodes (2015)
  • 著者名/発表者名: K. Tada and H. Tanaka
  • 雑誌名: Review of Scientific Instruments 巻: 86 号: 12
  • DOI: 10.1063/1.4938156
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Thermally robust bulk heterojunction photocells based on PTB7:C70 composites (2015)
  • 著者名/発表者名: K. Tada
  • 雑誌名: Solar Energy Materials and Solar Cells 巻: 132 ページ: 15-20
  • DOI: 10.1016/j.solmat.2014.07.052
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Thermal Annealing Effect on Optical Absorption Spectra of Poly(3-hexylthiophene):Unmodified-C<SUB>60</SUB> Composites (2015)
  • 著者名/発表者名: K. Tada
  • 雑誌名: IEICE Transactions on Electronics 巻: E98.C 号: 2 ページ: 120-122
  • DOI: 10.1587/transele.E98.C.120
  • NAID: 130004841678
  • ISSN: 0916-8524, 1745-1353
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Solution-processed small molecular photocells with neat fullerene (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Tada
  • 雑誌名: Solar Energy Materials and Solar Cells 巻: 130 ページ: 331-335
  • DOI: 10.1016/j.solmat.2014.07.032
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] S字型電流-電圧特性を有する有機薄膜太陽電池の低照射光特性と等価回路モデル (2017)
  • 著者名/発表者名: 多田和也
  • 学会等名: 2017年電子情報通信学会総合大会
  • 発表場所: 名城大学（愛知県名古屋市）
  • 年月日: 2017-03-22
• [学会発表] 室内光ハーベスティングデバイスとしての低環境負荷型有機薄膜太陽電池 (2017)
  • 著者名/発表者名: 多田和也
  • 学会等名: 平成29年 電気学会全国大会
  • 発表場所: 富山大学（富山県富山市）
  • 年月日: 2017-03-15
• [学会発表] S字特性を示す光電池用対向2ダイオードモデルの低照射光特性を用いた妥当性の検討 (2017)
  • 著者名/発表者名: 多田和也
  • 学会等名: 第64回 応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県横浜市）
  • 年月日: 2017-03-14
• [学会発表] Polymeric Photocells Using Unmodified Fullerene Prepared with Halogen-free Solvent (2016)
  • 著者名/発表者名: K. Tada
  • 学会等名: IUPAC International Conference on Advanced Polymeric Materials Commemorating the 40th Anniversary of the Polymer Society of Korea (IUPAC-PSK40)
  • 発表場所: 済州島（韓国）
  • 年月日: 2016-10-04
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] I-V曲線にS字特性を有する高分子光電池の低照射光特性 (2016)
  • 著者名/発表者名: 多田和也
  • 学会等名: 電子情報通信学会 有機エレクトロニクス研究会
  • 発表場所: 大阪大学（大阪府吹田市）
  • 年月日: 2016-09-30
• [学会発表] 無修飾フラーレンと非ハロゲン系溶媒を用いた高分子光起電力素子の低照射光特性 (2016)
  • 著者名/発表者名: 多田和也
  • 学会等名: 2016年電子情報通信学会ソサイエティ大会
  • 発表場所: 北海道大学（北海道札幌市）
  • 年月日: 2016-09-20
• [学会発表] 1 sun照射下でS字特性を示すバルクヘテロジャンクション型光電池の低照射光特性 (2016)
  • 著者名/発表者名: 多田和也
  • 学会等名: 第77回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 朱鷺メッセ（新潟県新潟市）
  • 年月日: 2016-09-13
• [学会発表] Characteristics of PTB7:C70 Bulk Heterojunction Photocell Prepared with Halogen-Free Solvent at Low Light Illumination (2016)
  • 著者名/発表者名: K. Tada
  • 学会等名: KJF International Conference on Organic Materials for Electronics and Photonics (KJF-ICOMEP 2016)
  • 発表場所: アクロス福岡（福岡県福岡市）
  • 年月日: 2016-09-04
  • 国際学会
• [学会発表] Characteristics of PTB7-Th:C70 bulk heterojunction photocells under low-light illumination (2016)
  • 著者名/発表者名: K. Tada
  • 学会等名: The 18th International Conference on Crystal Growth and Epitaxy (ICCGE18)
  • 発表場所: 名古屋国際会議場（愛知県名古屋市）
  • 年月日: 2016-08-07
  • 国際学会
• [学会発表] 無修飾フラーレンを用いた高分子光電池の低照射光特性 (2016)
  • 著者名/発表者名: 多田和也
  • 学会等名: 電子情報通信学会 有機エレクトロニクス研究会
  • 発表場所: しいのき迎賓館（石川県金沢市）
  • 年月日: 2016-07-15
• [学会発表] PTB7:C70バルクヘテロジャンクション型光電池の低照射光特性 (2016)
  • 著者名/発表者名: 多田 和也
  • 学会等名: 第63回 応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 東京工業大学 大岡山キャンパス（東京都目黒区）
  • 年月日: 2016-03-19
• [学会発表] LEDを用いた光電池の分光感度特性の評価 (2016)
  • 著者名/発表者名: 54.田中宏明，多田和也
  • 学会等名: 平成28年 電気学会全国大会
  • 発表場所: 東北大学 川内キャンパス（宮城県仙台市）
  • 年月日: 2016-03-16
• [学会発表] 無修飾フラーレンと非ハロゲン系溶媒を用いた塗布型有機太陽電池 (2015)
  • 著者名/発表者名: 多田 和也
  • 学会等名: 電子情報通信学会 有機エレクトロニクス研究会
  • 発表場所: 大阪大学中之島センター（大阪府大阪市）
  • 年月日: 2015-10-23
  • 招待講演
• [学会発表] PTB7:C70複合体を用いた耐熱性のある塗布型有機太陽電池 (2015)
  • 著者名/発表者名: 多田 和也
  • 学会等名: 第76回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 名古屋国際会議場（愛知県名古屋市）
  • 年月日: 2015-09-13
• [学会発表] Characteristics of PTB7:C70 Bulk Heterojunction Photocell Prepared with Halogen-Free Solvent at Low Light Illumination (2015)
  • 著者名/発表者名: K. Tada
  • 学会等名: KJF International Conference on Organic Materials for Electronics and Photonics (KJF-ICOMEP)
  • 発表場所: 済州島（韓国）
  • 年月日: 2015-09-06
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 対向する２個のダイオードを有する等価回路による光起電力素子のS字特性のフィッティング (2015)
  • 著者名/発表者名: 多田 和也
  • 学会等名: 電気学会 誘電・絶縁材料研究会
  • 発表場所: 富山大学（富山県富山市）
  • 年月日: 2015-07-29
• [学会発表] Revival of unmodified fullerene in polymer bulk heterojunction photocells (2015)
  • 著者名/発表者名: K. Tada
  • 学会等名: International Conference on Electrical and Electronic Material Engineering (ICEME2015)
  • 発表場所: 新大阪ブリックビル（大阪府大阪市）
  • 年月日: 2015-05-16
  • 国際学会
• [学会発表] PTB7:C70複合体を用いた耐熱性のある塗布型有機太陽電池 (2015)
  • 著者名/発表者名: 多田和也
  • 学会等名: 第62回 応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 東海大学湘南キャンパス（神奈川県平塚市）
  • 年月日: 2015-03-11 – 2015-03-14
• [学会発表] PTB7:C70複合体を用いた塗布型高分子太陽電池への熱アニーリング効果 (2015)
  • 著者名/発表者名: 多田和也
  • 学会等名: 2015年電子情報通信学会総合大会
  • 発表場所: 立命館大学びわこくさつキャンパス（滋賀県草津市）
  • 年月日: 2015-03-10 – 2015-03-13
• [学会発表] 有機光起電力素子の電流―電圧特性の等価回路モデルへのフィッティングによる評価 (2015)
  • 著者名/発表者名: 多田和也
  • 学会等名: 電子情報通信学会 有機エレクトロニクス研究会
  • 発表場所: 自然科学研究機構 岡崎コンファレンスセンター（愛知県岡崎市）
  • 年月日: 2015-01-21
• [学会発表] Realization of solution-processed bulk heterojunction photocells using neat fullerenes combined with halogen-free solvent (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Tada
  • 学会等名: The 14th International symposium on Advanced Organic Photonics (ISAOP-14)
  • 発表場所: 大阪大学吹田キャンパス（大阪府吹田市）
  • 年月日: 2014-11-04 – 2014-11-05
  • 招待講演
• [学会発表] 無修飾フラーレンと非ハロゲン化溶媒を用いた低分子系有機薄膜光起電力素子 (2014)
  • 著者名/発表者名: 多田和也
  • 学会等名: 2014年電子情報通信学会ソサイエティ大会
  • 発表場所: 徳島大学 常三島キャンパス（徳島県徳島市）
  • 年月日: 2014-09-23 – 2014-09-26
• [学会発表] Solution-Processed Small Molecular Bulk Heterojunction Photocells with p-DTS(FBTTh2)2:C70 Composites (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Tada
  • 学会等名: KJF International Conference on Organic Materials for Electronics and Photonics (KJF-ICOMEP)
  • 発表場所: つくば国際会議場（茨城県つくば市）
  • 年月日: 2014-09-20 – 2014-09-23
• [学会発表] 高分子電子輸送層の適用によるPTB7:C70バルクヘテロジャンクション光起電力素子のパワー変換効率向上 (2014)
  • 著者名/発表者名: 多田和也
  • 学会等名: 第75回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 北海道大学 札幌キャンパス（北海道札幌市北区）
  • 年月日: 2014-09-17 – 2014-09-20
• [学会発表] Thermal annealing effect on optical absorption spectra of poly(3-hexylthiophene):unmodified-C60 composites (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Tada
  • 学会等名: 8th International Symposium on Organic Molecular Electronics (ISOME 2014)
  • 発表場所: 東京農工大学小金井キャンパス（東京都小金井市）
  • 年月日: 2014-05-15 – 2014-05-16
• [備考]
  • URL: http://www.eng.u-hyogo.ac.jp/eecs/tada/tada.htm
• [備考] http://www.eng.u-hyogo.ac.jp/eecs/tada/tada.htm