|
本研究では、有機薄膜太陽電池の高効率化を指向した新規のn型低分子材料開発を行った。n型低分子材料は中心のラダー型骨格とその末端に電子吸引基が置換した構造を有している。本研究では中心に用いるラダー型骨格の開発に取り組んでおり、特にナフトビスチアジアゾール骨格を基調としたラダー型骨格の開発およびそれを中心に用いたn型低分子材料の合成、物性評価、太陽電池デバイス特性の調査を実施した。
R2年度はラダー型骨格NTPの新規合成経路の開拓を行い、NTPをグラムスケールで合成できる経路を確立させた。また、末端骨格の異なる材料を開発し、物性評価したところ、吸収波長が約850 nm程度までありLUMO準位は約3.9 eVとこれまでに報告されているn型材料と同程度の吸収帯とエネルギー準位を有することが明らかとなった。
R3年度はベンゾビスチアゾールとベンゾジチオフェンからなるポリマーとの素子で10%を超える光電変換効率を示すことが明らかとなった。また、これらの太陽電池素子のX線回折測定から結晶性を評価したところn型材料の結晶性が高い方が高効率を示すことが明らかとなった。
R4年度は側鎖をさらに変更したNTP系材料を開発した。側鎖を直鎖から分岐鎖にすることで、溶解性が向上した。また、電子物性、薄膜状態での結晶性はほとんど変化なかった。これらの材料をPNBTz1/Y6のホスト2元系に第三成分として添加したところ、従来の直鎖を有するNTPはPNBTz1:Y6:NTPの比率が1:1:0.2の時に最適となり、これより増加させると光電変換効率PCEは低下した。一方で、分岐を有するNTPはPNBTz1:Y6:NTPの比率が1:0.8:0.4の時に最適となり、従来のものより添加量を増加させることが可能となり、高効率化を達成した。
|
