2017 Fiscal Year Annual Research Report
Solution processing of thin films for organic / inorganic charge transfer crystal solar cells
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15H03854
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| Research Institution | Yamagata University |
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Principal Investigator |
吉田 司 山形大学, 大学院理工学研究科, 教授 (90273127)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
増原 陽人 山形大学, 大学院理工学研究科, 准教授 (30375167)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 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 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
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。
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| Research Progress Status |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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[Presentation] Microwave-assisted hydrothermal synthesis of ZnO and Zn-Terephthalate hybrid nanoparticles employing benzene dicarboxylic acids2017
Author(s)
Yuji Hirai, Koji Furukawa, He Sun, Yuta Matsushima, Keiji Shito, Akito Masuhara, Ryouma Ono, Yuma Shimbori, Hidenobu Shiroishi, Matthew Schuette White, Tsukasa Yoshida
Organizer
Joint Symposium of Yamagata University and Donghua University
Int'l Joint Research
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[Presentation] Organic charge transfer crystals of tetracyanoindanyl/N,N'-alkyl-substituted bipyridinium salts2017
Author(s)
Taichi Yasuhara, Tomohiro Nohara, Hiroshi Katagiri, Jun Matsui, Akito Masuhara, Ken-ichi Nakayama, Matthew S. White, Madalina Furis, Randall Headrick, Tsukasa Yoshida
Organizer
The 5th International conference on Smart Systems Engineering 2017
Int'l Joint Research
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[Presentation] Microwave Assisted Hydrothermal Synthesis of Zn hydroxide Benzene Carboxylate Metal Organic Frameworks2017
Author(s)
Yuji Hirai, Koji Furukawa, He Sun, Yuta Matsushima, Keiji Shito, Akito Masuhara, Ryouma Ono, Yuma Shimbori, Hidenobu Shiroishi, Matthew Schuette White, Tsukasa Yoshida
Organizer
The 5th International conference on Smart Systems Engineering 2017
Int'l Joint Research
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[Presentation] Electrochemical self-assembly of CuSCN-DAST hybrid thin films2017
Author(s)
Yuki Tsuda, Kyota Uda, He Sun, Lina Sun, Lei Mizuguchi, Shuji Okada, Akito Masuhara, Philipp Stadler,Niyazi Serdar Sariciftci, Matthew Schuette White, Tsukasa Yoshida
Organizer
The 5th International conference on Smart Systems Engineering 2017
Int'l Joint Research
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[Presentation] Microwave Assisted Hydrothermal Synthesis of Zn hydroxide Benzene Carboxylate Metal Organic Frameworks2017
Author(s)
Yuji Hirai, Koji Furukawa, He Sun, Yuta Matsushima, Keiji Shito, Akito Masuhara, Ryouma Ono, Yuma Shimbori, Hidenobu Shiroishi, Matthew Schuette White, Tsukasa Yoshida
Organizer
2017 MRS Fall Meeting
Int'l Joint Research
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[Presentation] Electrochemical self-assembly of CuSCN-DAST hybrid thin films2017
Author(s)
Yuki Tsuda, Kyota Uda, He Sun, Lina Sun, Lei Mizuguchi, Shuji Okada, Akito Masuhara, Philipp Stadler,Niyazi Serdar Sariciftci, Matthew Schuette White, Tsukasa Yoshida
Organizer
2017 MRS Fall Meeting
Int'l Joint Research
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[Presentation] Solution-Based Organic and Hybrid Charge-Transfer Absorbers for Solar Cells2017
Author(s)
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
Organizer
2017 MRS Fall Meeting
Int'l Joint Research
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