Two-Dimensionally Expanded pi-Systems for High-Performance Tin Perovskite Solar Cells

ペロブスカイト太陽電池は、塗布で作製可能な次世代太陽電池として注目を集めている。ペロブスカイト半導体から電子を取り出す電子回収層（n型半導体材料）には、酸化チタンや酸化スズなどの金属酸化物が一般的に用いられているが、低温プロセスによる成膜や素子の耐久性の観点から、有機電子回収材料の開発が求められている。近年、正孔回収層（p型半導体材料）として、有機単分子層を用いることで高い太陽電池特性と耐久性が得られることがわかってきている。そこで本研究では、単分子層で用いる有機電子回収材料の開発に取り組んだ。高い電子受容性をもつ骨格としてロダニンおよびチアゾリジンジオン骨格に着目し、これらをイサチン骨格と縮合させた化合物を標的化合物として合成を行った。これらの化合物の窒素原子上には、ITOなどの透明電極への吸着基として、ホスホン酸基あるいはカルボン酸基を導入した。電気化学測定から、合成した化合物はいずれもペロブスカイト半導体から電子を受け取ることのできる適切なLUMO準位をもつことがわかった。実際に、これらの化合物を単分子電子回収材料として用いてペロブスカイト太陽電池を作製したところ、10~13%程度の光電変換効率が得られ、いずれの場合も電子回収材料を用いなかった場合（7.9%）より高い特性を示すことがわかった。一方、さらなる素子特性の向上のためには、これらの化合物がどのような膜を形成しているのかを分析する必要がある。今後は被覆率や分子配向の評価を行いながら、成膜法の最適化を進める予定である。

ペロブスカイト太陽電池は、塗布で作製可能な次世代太陽電池として注目を集めている。ペロブスカイト半導体から電子を取り出す電子回収層（n型半導体材料）には、酸化チタンや酸化スズなどの金属酸化物が一般的に用いられているが、低温プロセスによる成膜や素子の耐久性の観点から、有機電子回収材料の開発が求められている。近年、正孔回収層（p型半導体材料）として、有機単分子層を用いることで高い太陽電池特性と耐久性が得られることがわかってきている。そこで本研究では、単分子層で用いる有機電子回収材料の開発に取り組んだ。高い電子受容性をもつ骨格としてロダニンおよびチアゾリジンジオン骨格に着目し、これらをイサチン骨格と縮合させた化合物を標的化合物として合成を行った。これらの化合物の窒素原子上には、ITOなどの透明電極への吸着基として、ホスホン酸基あるいはカルボン酸基を導入した。電気化学測定から、合成した化合物はいずれもペロブスカイト半導体から電子を受け取ることのできる適切なLUMO準位をもつことがわかった。実際に、これらの化合物を単分子電子回収材料として用いてペロブスカイト太陽電池を作製したところ、10~13%程度の光電変換効率が得られ、いずれの場合も電子回収材料を用いなかった場合（7.9%）より高い特性を示すことがわかった。一方、さらなる素子特性の向上のためには、これらの化合物がどのような膜を形成しているのかを分析する必要がある。今後は被覆率や分子配向の評価を行いながら、成膜法の最適化を進める予定である。