研究課題
近年、有機分子の特性を生かしたデバイスの開発が盛んになってきている。本研究では、有機太陽電池に焦点を絞り、その高性能化のための基礎的知見を得ることを目的とした。実際に種々のドナー、アクセプター分子を電極上に組織化し、光機能発現を目指すことを行った。さらに高い自己組織化能が得られたドナー、アクセプターの組み合わせを用いて、電極上に垂直方向にドナー・アクセプターのナノ配列を組織化することを試みた。すなわち、バルクヘテロ接合太陽電池において、電極上に、垂直方向に、ドナーとアクセプター分子から構成されるナノ経路(1-10 nm幅)を相溶性高く配置(バイコンティニュアス経路)すれば、光電荷分離の効率は高く、かつ電荷分離後の電子とホールがそれぞれのナノ経路を効率よく移動(ナノハイウェイー)することで、高い光電変換特性が発現すると予想されている。そのために、前もって、そのような構造体を形成しておいて、電極上にさらに方向性をもって組織化するか、電極上に直接そのような構造体を成長させる二通りの方法を試みた。後者に関して、まずITOなどの比較的平坦な電極上にゾル・ゲル法で、金属酸化物の薄膜を作製した。次に金属酸化物電極上から、ドナーまたはアクセプター分子を金属(Pd,Pt)を介した配位結合、化学結合で、ブラシ状に成長させ、ブラシ間を対応するアクセプターまたはドナーで充填することで、ナノ経路を作製した。実際には、成長させたポルフィリンブラシ間にフラーレンを充填させ、ドナー・アクセプターナノハイウェイーを構築できた。また、ポルフィリンの膜数に対する構造および光電気化学特性を初めて系統的に明らかにすることができた。
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