2013 Fiscal Year Annual Research Report
有機薄膜太陽電池の構造と機能－特殊形状を有する高分子とその階層構造解析－
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25248053
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Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
梶 弘典 京都大学, 化学研究所, 教授 (30263148)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
佐藤 敏文 北海道大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (80291235)
福島 達也 京都大学, 化学研究所, 助教 (70705392)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 有機薄膜太陽電池 / 固体NMR / 特殊形状高分子 / 階層構造解析 |
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| Research Abstract |
本課題で取り組むバルクヘテロ接合型有機薄膜太陽電池は、次世代型太陽光発電システムとして期待されており、その特性向上に向けての研究・開発が活発に行われている。その一方で、実用化の礎となる有機太陽電池の基礎科学には、未開拓の部分が多い。本研究では、まず、バルクヘテロ接合型有機太陽電池の特性向上のための基礎科学の構築を目指す。特に、種々の構造を有する高分子を新規に合成する試みを行うとともに、合成に成功した高分子に対しては各種解析および素子作製を行い、材料－デバイス作製プロセス－構造－太陽電池特性の一連の相関解明を目指す。また、得られた知見に基づき、有機太陽電池特性向上に対する指針を得ることを目指す。初年度である昨年度は、次の検討を行った。まず、ドナー材料としては、rrP3HTをはじめとするポリチオフェン誘導体、および、8-9%に至る高い光電変換効率を示すPTB7を用いた。アクセプター材料としては、PC61BM、PC71BMを用いた。これらのドナー／アクセプター系からなるバルクヘテロ接合型有機薄膜太陽電池素子の作製を行った。その際、素子作製時における溶媒、添加剤、熱処理の効果に関し、詳細な検討を行った。また、素子作製条件が光電変換効率に与える影響に関しても検討した。その結果、特定の高分子を用いた系に対し、光電変換効率が大幅に向上するという興味深い結果が得られた。また、新規形状を有する高分子の合成にも着手し、その合成に成功した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
一部、計画変更を行ったが、研究は順調に進展している。佐藤グループにおいても、新規形状を有する高分子の合成に成功し、順調な初年度であったと言える。特に、溶媒、添加剤、熱処理の効果に関しては、行ってみないとわからない部分があったが、ある高分子を用いた系に対し、光電変換効率が大幅に向上するという予想外の結果が得られた点から、当初の計画以上に研究が進展していると評価した。
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| Strategy for Future Research Activity |
現状、きわめて順調に研究が進展しており、今年度も現状の形で研究を進める。佐藤グループでも新規高分子合成に成功していることから、今年度はその高分子を梶グループで素子化する。特に、素子作製条件、溶媒、添加剤、熱処理の効果に関して詳細に検討を行い、光電変換効率に与える影響について調べる。いくつかの計画変更を行ったが、重要な点は素子作製に関してである。もともとの計画では、スピンコーターに加えてインクジェットプリンターを用いる予定であったが、材料利用効率、薄膜、厚膜それぞれにおける膜厚制御性、価格面等の、種々の検討の結果、ダイコーターがより適していることが明確となり、予算枠にも適合していたことから、ダイコーターで進める方向に変更した。佐藤グループでは、さらに新規な高分子の合成を進める。モノマーとして縮環系を用いた高分子に関する検討も進める。
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