| 研究概要 |
本研究の目的は有機薄膜太陽電池におけるアクセプター材料への応用を指向した新規π共役化合物の創製である. 現在, 有機薄膜太陽電池においてフラーレン誘導体以外で良好な特性を示すアクセプター材料の種類は極めて限られており, 材料設計の指針となる分子構造, 物性, およびデバイス特性との関係について明らかとすることが至要な課題となっている. 該研究員は本課題に対して, 分子構造に特徴をもたせた新規電子受容性π電子系分子を合成し, それらの分子の物性とデバイス特性との関係について実験的に解明を行うことでアクセプター材料の分子構造-物性-素子特性の関係の明確化を行った. 具体的に本年度は, ケイ素原子やかご形シルセスキオキサンを分子中心に有する3次元構造を特徴とした化合物を開発し, これをアクセプター材料とする光電変換素子の特性を詳細に評価した. その結果, 本系では三次元構造とすることでキャリアの生成効率が向上していることが示唆された. また, キャリアの生成効率が光電変換特性に直接的な影響を与えていることを受けて, 分子末端基に環状イミド, またはチオイミドを有する電子受容性分子を設計し, これをアクセプター材料として用いた光電変換素子の特性と, アクセプター材料の表面物性との関係について検討を行った. その結果, 光電変換素子の光電流量とアクセプター薄膜表面のロンドン分散力との間に良好な相関関係が得られた. 以上の研究により有機薄膜太陽電池への応用を指向したアクセプター材料の設計において, アクセプター化合物薄膜の表面物性が光電変換特性に密接に関係していることが明らかとなった. この結果はフラーレン誘導体も含めて, 従来からアクセプター材料の設計において課題となっていた, 分子構造-物性-光電変換特性間の関係解明に関する新しい知見を与えるものと考えられる.
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
当該年度の研究によって明らかとなった, 分子の表面物性と光電変換特性との関係は, 化合物の基礎的な物性と実デバイスにおいて果たす機能を結びつける新知見であり, 本仮説を分子設計に取り入れることで, 実際に光電変換素子の特性は向上が見られている. 研究は徐々に核心に向かいつつあり, おおむね順調に進展していると評価できる.
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| 今後の研究の推進方策 |
平成25年度までに明らかとした, アクセプター材料の薄膜物性と光電変換特性との関係は, より合理的なアクセプター材料の設計を可能とする新知見である. 今後の推進方策としては, 得られた知見を元に, より有機薄膜太陽電池に適合する分子設計を試みる. また, 三次元構造の構築や分子結晶性の変化による, 薄膜物性の変化と光電変換特性との関係性について評価を行い, アクセプター材料の分子構造と薄膜物性, 光電変換特性との関係について明確化を行う.
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