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2017 年度 実績報告書

有機無機CT結晶太陽電池構築への液相製膜技術開発

研究課題

研究課題/領域番号 15H03854
研究機関山形大学

研究代表者

吉田 司  山形大学, 大学院理工学研究科, 教授 (90273127)

研究分担者 増原 陽人  山形大学, 大学院理工学研究科, 准教授 (30375167)
研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2018-03-31
キーワード太陽電池 / 有機無機ハイブリッド / 電極触媒 / ナノ微粒子 / 電荷移動錯体
研究実績の概要

光吸収によってCT励起子を直接生成する有機CT錯体を光吸収層として用いることで、ドナー/アクセプタ間のエネルギーオフセットを利用して電荷分離する従来のバルクヘテロ型に不可避となる過大な電圧損失を回避することを目指し、電荷抽出層及び光吸収層の製膜技術を研究した。
有機塩戦略により、テトラシアノインダンアニオンをドナー、N,N'-ジアルキルピリジニウムカチオンをアクセプタとする新規CT結晶の創出に成功し、その単結晶構造と光学特性を解明した。クーロン相互作用による緻密な分子パッキングによりCT遷移確率が向上していることが示された。また、PL, PLEスペクトルの温度依存性から、結晶中での励起子非局在化が確認された。また、再沈法によるPyrene-TCNQ二分子CT錯体のナノ結晶化とその薄膜デバイス化に成功し、光導電性を確認したことから、CT結晶を光吸収層に用いた太陽電池の構築について技術的基礎を確立することが出来た。これら成果は複数の論文として発表の予定である。
新規太陽電池用光吸収材料の獲得を意図して開始した、コバルトドープ酸化亜鉛ナノ微粒子のマイクロ波アシスト水熱合成において、d-d遷移に基づく可視域吸収を示す材料を得ることに成功し、ドーピングを明らかにしたが、当初予定の光機能ではなく、水酸化に対する触媒活性があることを見出した。近年の著しい太陽光発電コストの低下を受けて、結晶シリコンに代替する太陽電池研究開発の意義は実質的に失われつつあるのに対し、安価に過剰生産される再生可能電力を高速に水素等の貯蔵可能な化学燃料へと変換する技術の開発が急務であることから、貴金属等を用いない安価な水電解触媒として大変有望である。最終年度ではその研究にも注力し、学会発表した。また、同成果の論文発表を準備中である。

現在までの達成度 (段落)

29年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

29年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (42件)

すべて 2018 2017 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (7件) (うち国際共著 3件、 査読あり 6件) 学会発表 (32件) (うち国際学会 20件、 招待講演 3件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] Johannes Kepler University, Linz(Austria)

    • 国名
      オーストリア
    • 外国機関名
      Johannes Kepler University, Linz
  • [国際共同研究] University of Vermont(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      University of Vermont
  • [雑誌論文] Development of non-platinum oxygen reduction catalysts prepared from metal-organic framework using 4,4′-bipyridine as a bridging ligand2018

    • 著者名/発表者名
      Shimbori Yuma、Shiroishi Hidenobu、Ono Ryoma、Kosaka Shinpei、Saito Morihiro、Yoshida Tsukasa、Katagiri Hiroshi、Miyazawa Kun'ichi、Tanaka Yumi
    • 雑誌名

      Materials Science & Engineering B

      巻: 228 ページ: 190~197

    • DOI

      10.1016/j.mseb.2017.11.019

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Fabrication of Hybridized Microparticles Composed of Mesoporous Manganese Dioxide and Fullerene C60 Nanocrystals2018

    • 著者名/発表者名
      Matsukubo Yuma、Shimamura Nobuhiro、Toba Ayaka、Arita Toshihiko、Yoshida Tsukasa、Yabu Hiroshi、Matsuda Keigo、Masuhara Akito
    • 雑誌名

      Chemistry Letters

      巻: 47 ページ: 347~349

    • DOI

      10.1246/cl.171138

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Proton Conductivity of Poly(acrylic acid)-b-Polystyrene-coated Silica Nanoparticles Synthesized by Reversible Addition?Fragmentation Chain Transfer Polymerization with Particles2018

    • 著者名/発表者名
      Shito Keiji、Matsui Jun、Takahashi Yuki、Masuhara Akito、Arita Toshihiko
    • 雑誌名

      Chemistry Letters

      巻: 47 ページ: 9~12

    • DOI

      10.1246/cl.170752

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 電荷移動錯体ナノ結晶の有機太陽電池への応用2018

    • 著者名/発表者名
      6.武田 将貴, 松井淳、會田祥貴、土井美穂、梅本和輝、吉田司、増原 陽人
    • 雑誌名

      化学工業

      巻: 69 ページ: 258-262

  • [雑誌論文] Size control of CH3NH3PbBr3 perovskite cuboid fine crystals synthesized by ligand-free reprecipitation method2017

    • 著者名/発表者名
      Umemoto Kazuki、Pu Yong-Jin、Yumusak Cigdem、Scharber Markus Clark、White Matthew Schuette、Sariciftci Niyazi Serdar、Yoshida Tsukasa、Matsui Jun、Uji-i Hiroshi、Masuhara Akito
    • 雑誌名

      Microsystem Technologies

      巻: 24 ページ: 619~623

    • DOI

      10.1007/s00542-017-3412-y

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Facet-Dependent Diol-Induced Density of States of Anatase TiO2 Crystal Surface2017

    • 著者名/発表者名
      Chamtouri Maha、Kenens Bart、Aubert Remko、Lu Gang、Inose Tomoko、Fujita Yasuhiko、Masuhara Akito、Hofkens Johan、Uji-i Hiroshi
    • 雑誌名

      ACS Omega

      巻: 2 ページ: 4032~4038

    • DOI

      10.1021/acsomega.6b00473

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] In situ synthesis of Au-shelled Ag nanoparticles on PDMS for flexible, long-life, and broad spectrum-sensitive SERS substrates2017

    • 著者名/発表者名
      Fortuni Beatrice、Inose Tomoko、Uezono Shuhei、Toyouchi S.、Umomoto Kazuki、Sekine Satoshi、Fujita Yasuhiko、Ricci M.、Lu Gang、Masuhara Akito、Hutchinson J.A.、Latterini Loredana、Uji-I Hiroshi
    • 雑誌名

      Chemical Communications

      巻: 53 ページ: 11298-11301

    • DOI

      10.1039/C7CC05420C

    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] アンモニアスラグからのバナジウム回収とこれを用いるレドックスフローバッテリー2018

    • 著者名/発表者名
      孫 鶴, 高橋 寛貴, 佐藤 慧, 松嶋 雄太, Khosla Ajit, 古川 英光, 吉田 司
    • 学会等名
      電気化学会第85回大会
  • [学会発表] コバルトドープ酸化亜鉛ナノ微粒子のマイクロ波合成と水酸化触媒機能2018

    • 著者名/発表者名
      西海 信之, 孫 鶴, 城石 英伸, 松嶋 雄太, Stadler Philipp, 吉田 司
    • 学会等名
      電気化学会第85回大会
  • [学会発表] マイクロ波水熱反応による亜鉛ーベンゼンカルボン酸MOFの合成と電気化学的機能評価2018

    • 著者名/発表者名
      平井 裕士, 西海 信之, 孫 鶴, 城石 英伸, 松嶋 雄太, 増原 陽人, 吉田 司
    • 学会等名
      電気化学会第85回大会
  • [学会発表] Recent progress of organic and hybridized nanocrystals2018

    • 著者名/発表者名
      Akito Masuhara
    • 学会等名
      SPIE. Photonics west opto (OPTO 2018)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] オストワルド熟成によるCH3NH3PbBr3ペロブスカイト 量子ドットのサイズ制御2018

    • 著者名/発表者名
      梅本 和輝, 猪瀬 朋子, 吉田 司, 雲林院 宏, 増原 陽人
    • 学会等名
      第65回応用物理学会春期学術講演会
  • [学会発表] ZnO/TiO2 Core-Shell Photoelectrodes for Dye-Sensitized Solar Cells by Screen Printing and Room Temperature ALD2017

    • 著者名/発表者名
      He Sun, Hayato Kurotaki, Kensaku Kanimata, Matthew White, Fumihiko Hirose and Tsukasa Yoshida
    • 学会等名
      Joint Symposium of Yamagata University and Donghua University
    • 国際学会
  • [学会発表] Oxygen Reduction Reaction as the Essential Process for Cathodic Electrodeposition of Metal Oxide Thin Films2017

    • 著者名/発表者名
      He Sun, Jingbo Zhang, Lina Sun, Akito Masuhara, Matthew White and Tsukasa Yoshida
    • 学会等名
      Joint Symposium of Yamagata University and Donghua University
    • 国際学会
  • [学会発表] Microwave-assisted hydrothermal synthesis of ZnO and Zn-Terephthalate hybrid nanoparticles employing benzene dicarboxylic acids2017

    • 著者名/発表者名
      Yuji Hirai, Koji Furukawa, He Sun, Yuta Matsushima, Keiji Shito, Akito Masuhara, Ryouma Ono, Yuma Shimbori, Hidenobu Shiroishi, Matthew Schuette White, Tsukasa Yoshida
    • 学会等名
      Joint Symposium of Yamagata University and Donghua University
    • 国際学会
  • [学会発表] Electrochemical self-assembly of CuSCN-DAST hybrid thin films2017

    • 著者名/発表者名
      Yuki Tsuda, He Sun, Lina Sun, Shuji Okada, Akito Masuhara, Philipp Stadler,Niyazi Serdar Sariciftci, Matthew Schuette White, Tsukasa Yoshida
    • 学会等名
      Joint Symposium of Yamagata University and Donghua University
    • 国際学会
  • [学会発表] Electrochemical self-assembly of CuSCN-DAST hybrid thin films2017

    • 著者名/発表者名
      Yuki Tsuda, He Sun, Lina Sun, Shuji Okada, Akito Masuhara, Philipp Stadler,Niyazi Serdar Sariciftci, Matthew Schuette White, Tsukasa Yoshida
    • 学会等名
      光化学討論会
  • [学会発表] Novel organic CT salts employing 1,3-bis(dicyanomethylidene)indan anion as a donor2017

    • 著者名/発表者名
      Tomohiro Nohara, Taichi Yasuhara, Hiroshi Katagiri, Ken-ichi Nakayama, Matthew Schuette White, Tsukasa Yoshida
    • 学会等名
      光化学討論会
  • [学会発表] Electrochemical Nano-Turing Pattern of ZnO/Rhodamine B Hybrid Thin Films2017

    • 著者名/発表者名
      Misaki Chiba, Kyota Uda, Yuki Tsuda, He Sun, Lina Sun, Matthew Schuette White, Tsukasa Yoshida
    • 学会等名
      The 5th International conference on Smart Systems Engineering 2017
    • 国際学会
  • [学会発表] Optoelectrical characterizations of electtrodeposited CuSCN/dye hybrid thin film2017

    • 著者名/発表者名
      Kyota Uda, Yuki Tsuda, He Sun, Matthew Schuette White, Akito Masuhara, Tsukasa Yoshida
    • 学会等名
      The 5th International conference on Smart Systems Engineering 2017
    • 国際学会
  • [学会発表] Microwave-assisted hydrothermal synthesis of ZnO nanoparticles doped with transition matals for electrocatalysis2017

    • 著者名/発表者名
      Nobuyuki Nishiumi, He Sun, Philipp Stadler, Yuta Matsushima, Ajit Khosla, Tsukasa Yoshida
    • 学会等名
      The 5th International conference on Smart Systems Engineering 2017
    • 国際学会
  • [学会発表] Organic charge transfer crystals of tetracyanoindanyl/N,N'-alkyl-substituted bipyridinium salts2017

    • 著者名/発表者名
      Taichi Yasuhara, Tomohiro Nohara, Hiroshi Katagiri, Jun Matsui, Akito Masuhara, Ken-ichi Nakayama, Matthew S. White, Madalina Furis, Randall Headrick, Tsukasa Yoshida
    • 学会等名
      The 5th International conference on Smart Systems Engineering 2017
    • 国際学会
  • [学会発表] Hydrodynamic electrochemical analysis of Al-doped ZnO towards oxygen reduction reaction2017

    • 著者名/発表者名
      Miao Chen, He Sun, Ajit Khosla, Tsukasa Yoshida
    • 学会等名
      The 5th International conference on Smart Systems Engineering 2017
    • 国際学会
  • [学会発表] Microwave Assisted Hydrothermal Synthesis of Zn hydroxide Benzene Carboxylate Metal Organic Frameworks2017

    • 著者名/発表者名
      Yuji Hirai, Koji Furukawa, He Sun, Yuta Matsushima, Keiji Shito, Akito Masuhara, Ryouma Ono, Yuma Shimbori, Hidenobu Shiroishi, Matthew Schuette White, Tsukasa Yoshida
    • 学会等名
      The 5th International conference on Smart Systems Engineering 2017
    • 国際学会
  • [学会発表] Electrochemical self-assembly of CuSCN-DAST hybrid thin films2017

    • 著者名/発表者名
      Yuki Tsuda, Kyota Uda, He Sun, Lina Sun, Lei Mizuguchi, Shuji Okada, Akito Masuhara, Philipp Stadler,Niyazi Serdar Sariciftci, Matthew Schuette White, Tsukasa Yoshida
    • 学会等名
      The 5th International conference on Smart Systems Engineering 2017
    • 国際学会
  • [学会発表] Novel organic CT salts employing 1,3-bis(dicyanomethylidene)indan anion as a donor2017

    • 著者名/発表者名
      Tomohiro Nohara, Taichi Yasuhara, Hiroshi Katagiri, Jun Matsui, Akito MAsuhara, Ken-ichi Nakayama, Matthew Schuette White, Tsukasa Yoshida
    • 学会等名
      2017 MRS Fall Meeting
    • 国際学会
  • [学会発表] Electrochemical Nano-Turing Pattern of ZnO/Rhodamine B Hybrid Thin Films2017

    • 著者名/発表者名
      Misaki Chiba, Kyota Uda, Yuki Tsuda, He Sun, Lina Sun, Matthew Schuette White, Tsukasa Yoshida
    • 学会等名
      2017 MRS Fall Meeting
    • 国際学会
  • [学会発表] Microwave Assisted Hydrothermal Synthesis of Zn hydroxide Benzene Carboxylate Metal Organic Frameworks2017

    • 著者名/発表者名
      Yuji Hirai, Koji Furukawa, He Sun, Yuta Matsushima, Keiji Shito, Akito Masuhara, Ryouma Ono, Yuma Shimbori, Hidenobu Shiroishi, Matthew Schuette White, Tsukasa Yoshida
    • 学会等名
      2017 MRS Fall Meeting
    • 国際学会
  • [学会発表] Electrochemical self-assembly of CuSCN-DAST hybrid thin films2017

    • 著者名/発表者名
      Yuki Tsuda, Kyota Uda, He Sun, Lina Sun, Lei Mizuguchi, Shuji Okada, Akito Masuhara, Philipp Stadler,Niyazi Serdar Sariciftci, Matthew Schuette White, Tsukasa Yoshida
    • 学会等名
      2017 MRS Fall Meeting
    • 国際学会
  • [学会発表] Solution-Based Organic and Hybrid Charge-Transfer Absorbers for Solar Cells2017

    • 著者名/発表者名
      Tsukasa Yoshida, Yuki Tsuda, Taichi Yasuhara, Akito Masuhara, Jun Matsui, Shuji Okada, Hiroshi Katagiri, Ken-ichi Nakayama, Matthew White, Madalina Furis, Randall Headrick, Philipp Stadler,Niyazi Serdar Sariciftci
    • 学会等名
      2017 MRS Fall Meeting
    • 国際学会
  • [学会発表] Photoluminescencespectra of CH3NH3PbBr3 perovskite nanocrystals2017

    • 著者名/発表者名
      梅本 和輝, 手塚 優樹, 雲林院 宏, 増原 陽人
    • 学会等名
      2017年光化学討論会
  • [学会発表] Preparation and characterization of charge-transfer complex nanocrystals and their application for organic solar cells2017

    • 著者名/発表者名
      武田 将貴, 北條 健太, 松井 淳, Markus Clark Scharber, Philipp Stadler, Cigdem Yumsak, Niyazi Serder Sariciftci, Matthew Schuette White, 吉田 司, 増原 陽人
    • 学会等名
      平成29年度 化学系学協会東北大会
  • [学会発表] 溶媒浸漬法による C60 薄膜の再結晶成長に関する研究 -Solvent-Assisted recrystal growth of C60 thin film-2017

    • 著者名/発表者名
      手塚優樹, 梅本和輝, 伊藤充史, 増原陽人
    • 学会等名
      平成29年度化学系学協会東北大会
  • [学会発表] Size Control Synthesis of CH3NH3PbBr3 Perovskite Quantum Dots2017

    • 著者名/発表者名
      Kazuki Umemoto, Akito Masuhara
    • 学会等名
      The 5th International conference on Smart Systems Engineering 2017
    • 国際学会
  • [学会発表] Photoconductive properties of charge-transfer nanocrystals prepared by reprecipitaion method2017

    • 著者名/発表者名
      Masaki Takeda, Jun Matsui, Markus Clark Scharber, Philipp Stadler, Cigdem Yumsak, Niyazi Serder Sariciftci, Matthew Schuette White, Tsukasa Yoshida, Akito Masuhara
    • 学会等名
      The 5th International conference on Smart Systems Engineering 2017
    • 国際学会
  • [学会発表] エネルギーデバイスへの導入を指向した有機ナノ結晶の展開~人・研究・出会い~2017

    • 著者名/発表者名
      増原陽人
    • 学会等名
      第3回プレシンポジウム 第26回有機結晶シンポジウム
    • 招待講演
  • [学会発表] 発光デバイスを指向したハロゲン化鉛ペロブスカイトナノ結晶のサイズ制御2017

    • 著者名/発表者名
      梅本 和輝, 手塚 優樹, 雲林院 宏, 増原 陽人
    • 学会等名
      第26回有機結晶シンポジウム
  • [学会発表] 電荷移動錯体ナノ結晶の光・電子特性評価と有機太陽電池への応用展開2017

    • 著者名/発表者名
      武田 将貴, 松井 淳, Markus Clark Scharber, Philipp Stadler, Cigdem Yumsak, Niyazi Serder Sariciftci, Matthew Schuette White, 吉田 司, 増原 陽人
    • 学会等名
      第26回有機結晶シンポジウム
  • [学会発表] Prospective study on CT nanocrystals for organic solar cells2017

    • 著者名/発表者名
      Akito Masuhara
    • 学会等名
      The 30th International Microprocess and Nanotechnology Conference (MNC 2017)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [備考] 吉田研究室ホームページ

    • URL

      http://yoshidalab.yz.yamagata-u.ac.jp/index.html

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公開日: 2018-12-17   更新日: 2022-08-26  

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