Development of nonfullerene acceptors having high dielectric constants for realization of innovative solar cell mechanism

开发具有高介电常数的非富勒烯受体以实现创新的太阳能电池机制

• 批准号: 20H02814
• 负责人: 家 裕隆
• 金额: $ 11.15万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20H02814/
• 关键词: 有機半導体; 有機太陽電池; アクセプター; 誘電率; 非フラーレン型構造

有機太陽電池（OPV）は軽量、フレキシブル、波長選択性の特徴をもつことから、次世代太陽電池の有望候補である。OPVの発電効率の向上のためには、電圧損失の低減が必要不可欠である。電圧損失の本質的な原因は、有機半導体材料の大きな励起子束縛エネルギー（低い誘電率）である。これを解決するため、本研究では高い誘電率の有機半導体材料を創出する。とりわけ、本研究では高誘電率の非フラーレン型アクセプター開発に主眼を置いて進めている。本年度も引き続き材料開発を展開し、研究代表者オリジナル骨格のフッ素化ナフトビスチアジアゾールを足掛かりとして、配向分極に有利なシアノ基、エーテル基、チオエーテル基を導入することに成功した。中でも、シアノ基含有ナフトビスチアジアゾールを含むアクセプターは良好な太陽電池特性を発現した。また、電子分極に由来する誘電率向上の新たな設計指針として、π共役分子の2次元拡張が有効であることを予備的知見として見出している。そこで本年度も引き続き、この概念を非フラーレン型アクセプターに応用することを目的として、共役系を2次元拡張した分子構造の開発を継続した。得られた新規分子に関しては、電子吸収スペクトル測定と蛍光スペクトル測定で光物性を明らかとした。また、サイクリックボルタンメトリー測定、低エネルギー逆光電子分光でエネルギーレベルに関する知見も得た。

Organic solar cells (OPV) are expected to be candidates for the next generation of solar cells. OPV's transmission efficiency and voltage loss must be reduced. The essential reason for the voltage loss is that the organic semiconductor material has a large excitation binding capacity (low dielectric constant). This study aims to develop organic semiconductor materials with high dielectric constant. However, this research will focus on the development of non-functional access options with high dielectric constant. This year, the development of new materials has been carried out, and research representatives have successfully introduced new materials into the field of molecular biology, molecular biology and molecular biology. In addition, the solar cell characteristics of the solar cell can be improved by the addition of the solar cells. New design guidelines for the induction of electrons and electron polarizers are available for two-dimensional expansion of π-coactive molecules. This year's launch of the new concept of "two-dimensional" molecular structure development The new molecular structure was obtained by electron absorption measurement and optical properties measurement. For example, if you want to know more, you can use the following methods:

项目成果

精密分子設計に基づく有機太陽電池材料の開発

基于精确分子设计的有机太阳能电池材料的开发

• 发表时间: 2021
• 作者: 西中 凜;古川恭平;東 恭平;八重真治;家 裕隆
• 通讯作者: 家 裕隆

有機半導体応用を指向したフッ素化ペンタレンジオン誘導体の合成と物性評価

用于有机半导体应用的氟化五烯二酮衍生物的合成和性能评估

• 发表时间: 2021
• 作者: 横山 創一;家 裕隆
• 通讯作者: 家 裕隆

アルキル置換ジチエノナフトビスチアゾールの合成と有機太陽電池アクセプター材料への応用

烷基取代二噻吩萘并双噻唑的合成及其在有机太阳能电池受体材料中的应用

• 发表时间: 2022
• 作者: 森宥貴;瀬尾卓司;陣内青萌;家裕隆
• 通讯作者: 家裕隆

キノイド構造の安定化に基づくキノイドオリゴチオフェンの機能化

基于醌型结构稳定的醌型低聚噻吩的官能化

• 发表时间: 2020
• 作者: 山本 恵太郎;安蘇 芳雄;家 裕隆
• 通讯作者: 家 裕隆

スピロフルオレン構造を有する電子受容性チオフェン系π共役オリゴマーの合成と有機太陽電池への応用

具有螺芴结构的电子接受噻吩基π共轭低聚物的合成及其在有机太阳能电池中的应用

• 发表时间: 2020
• 作者: 陣内青萌;瀬尾卓司;家裕隆
• 通讯作者: 家裕隆