広い吸収領域を持つ高分子の開発と超分子手法を用いたバンド及ひバルク構造制御

2014 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 25810080
• 研究機関: お茶の水女子大学
• 研究代表者: 中西 達昭 お茶の水女子大学, お茶大アカデミック・プロダクション, 研究員(産学連携) (70631737)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2015-03-31
• キーワード: 電子ドナー / 電子アクセプター / 縮合へテロ環 / 共重合体 / ジケトピロロピロール

研究実績の概要

昨年度はアクセプター性を持つジケトピロロピロール（DPP）と新規に開発したジチエノナフトチアジアゾール（DTNT）を共重合したポリマーを用いたがLUMOのエネルギー準位が低くなりすぎたためにフラーレン誘導体（PCBM）に対し光電子移動が起こらず太陽電池として機能しなかった。本年度は昨年度の結果を受けて、DPPとの共重合したポリマーでPCBMとの組み合わせにおいて最大のエネルギー効率が得られるようなドナー性のポリマーの開発を行なった。DTNTの難溶性と低いLUMOを与える構造を改良し、１）可溶性置換基としてアルキルチオフェンを導入したDTNT-Tあるいは２）部分構造をチアジアゾール骨格からジアルキルピラジン骨格に変化させたDTBQをモノマーとして新たに開発した。これらを基に合成したポリマーDTNT-T-DPP（P1）とDTBQ-DPP（P2）はバンドギャップが1.31 eV、1.37 eVとDTNT-DPPと同程度であり、LUMOは-3.95 eV、-3.92 eVでどちらもPCBMに光電子移動が可能なエネルギー準位であった。ポリマーとPCBMが1:3の時に最高効率が得られP1、P2でそれぞれ1.46%、3.29%の光電変換効率が得られた。

研究成果

• [雑誌論文] Synthesis and optical properties of photovoltaic materials based on the ambipolar dithienonaphthothiadiazole unit (2015)
  • 著者名/発表者名: Tatsuaki Nakanishi, Yasuhiro Shirai, Liyuan Han
  • 雑誌名: Journal of Materials Chemistry A 巻: 3 ページ: 4229 4238
  • DOI: 10.1039/c4ta05101g
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Binding of Scandium Ions to Metalloporphyrin–Flavin Complexes for Long-Lived Charge Separation (2014)
  • 著者名/発表者名: Takahiko Kojima, Ryosuke Kobayashi, Tomoya Ishizuka, Shinya Yamakawa, Hiroaki Kotani, Tatsuaki Nakanishi, Kei Ohkubo, Yoshihito Shiota, Kazunari Yoshizawa, Shunichi Fukuzumi
  • 雑誌名: Chemistry A Eurpean Journal 巻: 20 ページ: 15518 15532
  • DOI: 10.1002/chem.201403960
  • 査読あり
• [学会発表] ドナー・アクセプター縮環分子とジケトピロロピロールを用いた狭バンドギャップポリマーの合成と光電変換 (2014)
  • 著者名/発表者名: 中西達昭、白井康裕
  • 学会等名: 第２５回基礎有機化学討論会
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2014-09-07 – 2014-09-08