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本研究では、ポルフィリン誘導体およびフラーレン誘導体の示す高次π空間構造を有機デバイスへと導入し、高性能な有機デバイスを実現することを目的とする。
有機薄膜太陽電池においては膜厚100nmの薄膜中でp型材料とn型材料が基板に対して垂直方向に段階的に相分離した濃度傾斜構造が求められる。この構造を実現する為に、透明電極(ITO)表面上に各種の有機分子を化学的に結合させ、ITO電極の表面自由エネルギーを制御し、ITO基板の表面状態(親水性や疎水性および表面の永久双極子の大きさ)の違いによって基板上に形成される有機薄膜中の凝集構造がどのような影響を与えるかを明らかにすることが必要である。ITO基板表面への有機膜の固定化方法として、ITO表面上の水酸基と反応性が高いジメチルクロロシラン基やトリアルコキシシラン基を官能基として有するシランカップリング剤が一般的である。しかしシランカップリング剤の化学構造としては電気的に絶縁性の長鎖アルキル基を有する構造が多いため、電子デバイスへの応用に際してデバイス特性に悪影響を及ぼすことが懸念される。そこで平成20年度はITO基板上にπ共役系分子を化学的に固定化する新規な手法について検討した。具体的にはヒドロキシル基とアルデヒド基との反応によってアセタール化合物が生成する点に着目し、芳香族アルデヒド化合物をアセタール化によってITO表面へ固定化する新しい手法を検討した。その結果、金属酸化物表面のヒドロキシル基をトリメチルシリル化した後、芳香族アルデヒド化合物と反応させる2段階の反応によって芳香族化合物を金属酸化物表面に容易に固定化できることを見出した。今後は、各種の単分子膜をITO表面に形成した電極を用いて、太陽電池特性への影響を明らかにする。
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