単結晶を用いた高効率有機半導体デバイスの構築

使用单晶构建高效有机半导体器件

• 批准号: 10J00387
• 负责人: 平出 雅哉
• 金额: $ 1.34万
• 依托单位: Kyushu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2010
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2010 至 2012
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-10J00387/
• 关键词: 有機薄膜太陽電池; 二分子再結合; D-A相互作用; 励起子ブロッキング層; 有機太陽電池; ナノピラー; 結晶成長; 分子配向制御

有機薄膜太陽電池(OPV)を高効率化させるためにはドナー材料とアクセプター材料の混合膜からなるバルクヘテロジャンクション型素子が有効であるが、この素子においては電荷分離後のラジカルアニオン・カチオンの再結合プロセスを抑制する必要がある。近年、高効率が報告されている太陽電池材料は多くの場合、分子内にドナー(D)ユニットとアクセプター(A)ユニットを有しており、これらの材料をD-A分子と呼ぶ。また、これらの材料を用いることで、ラジカルアニオンとカチオンの寿命が長くなることが報告されており、それにより再結合が生じにくくなっている可能性が考えられる。そこで本研究では、分子内におけるドナー性とアクセプター性の強度が二分子再結合確率に及ぼす影響について見積もりを行った。ここでは新規D-A分子三種類の合成を行い、OPVの作製、およびD-A相互作用と二分子再結合定数の見積もりを行った。D-A相互作用を増加させるに伴い、OPVの変換効率が向上し、最高でエネルギー変換効率(ηPCE)=1.22%を得た。また、time-of-flight法を用いて、各素子の二分子再結合定数を算出したところ、D-A相互作用を増加させることで二分子再結合定数が低下するという結果が得られた。このことは、すべての素子において、活性層の相分離構造が同様と仮定した場合、D-A相互作用を増加させることで、活性層の誘電率が増加し、クーロン・キャプチャー半径が小さくなったためだと考えられる。このように、ドナー分子のD-A相互作用を制御することによって二分子再結合を抑制できることを示した。

Organic thin film solar cells (OPV) を high rate of unseen さ せ る た め に は ド ナ ー material と ア ク セ プ タ ー material の hybrid membrane か ら な る バ ル ク ヘ テ ロ ジ ャ ン ク シ ョ ン type element son が unseen で あ る が, こ の element child に お い て は charge separation after の ラ ジ カ ル ア ニ オ ン · カ チ オ ン の combining プ ロ セ ス を inhibit す る necessary が あ る. In recent years, the high rate of unseen が report さ れ て い る solar cell materials more than は く の occasions, intramolecular に ド ナ ー (D) ユ ニ ッ ト と ア ク セ プ タ ー (A) ユ ニ ッ ト を have し て お り, こ れ ら の material と shout ぶ を D - A molecule. を ま た, こ れ ら の materials with い る こ と で, ラ ジ カ ル ア ニ オ ン と カ チ オ ン の longer が く な る こ と が report さ れ て お り, そ れ に よ り combining が raw じ に く く な っ て い る possibility が exam え ら れ る. そ こ で this study で は, intramolecular に お け る ド ナ ー sex と ア ク セ プ タ ー の strength が two molecular recombination of probabilistic に and ぼ す influence に つ い て see product も り を line っ た. こ こ で は new rules on D - A molecular line three kinds の synthetic を い, OPV の system, お よ び D - A と interaction between two molecular recombination destiny の see product も り を line っ た. D - A interaction を raised plus さ せ る に い, OPV の が し up - in sharper rate, the highest で エ ネ ル ギ ー - in sharper rate (eta PCE) = 1.22% を た. ま た, method of time - of - flight を い て, each element の two molecular recombination destiny を calculate し た と こ ろ, D - A interaction を raised さ せ る こ と で two molecular recombination constant low が す る と い う results ら が れ た. こ の こ と は, す べ て の element child に お い て が の phase separation, active layer structure with others と 仮 set し た occasions, D - A interaction を raised さ せ る こ と で, active layer の が raised electricity rate plus し, lure ク ー ロ ン · キ ャ プ チ ャ が ー radius small さ く な っ た た め だ と exam え ら れ る. こ の よ う に, ド ナ ー molecular interaction の D - A を suppression す る こ と に よ っ て two molecular recombination を inhibit で き る こ と を shown し た.

项目成果

Formation of Organic Crystalline Nano-Pillar Structures and their Application to Organic Solar Cells

有机晶体纳米柱结构的形成及其在有机太阳能电池中的应用

• 发表时间: 2010
• 作者: Masaya Hirade;Hajime Nakanotani;Masayuki Yahiro;Chihaya Adachi
• 通讯作者: Chihaya Adachi

Formation of Organic Crystalline Nanopillar Arrays and Their Application to Organic Photovoltaic Cells

• DOI: 10.1021/am100915s
• 发表时间: 2011-01-01
• 期刊: ACS APPLIED MATERIALS & INTERFACES
• 影响因子: 9.5
• 作者: Hirade, Masaya;Nakanotani, Hajime;Adachi, Chihaya
• 通讯作者: Adachi, Chihaya

陽極/ドナー層界面に励起子ブロッキング層を有する低分子有機薄膜太陽電池

阳极/施主层界面具有激子阻挡层的低分子有机薄膜太阳能电池

• 发表时间: 2011
• 作者: 平出雅哉;安達千波矢
• 通讯作者: 安達千波矢

Effects of Intramolecular Donor-Acceptor Interaction on Bimolecular Recombination in Small Molecule Organic Photovoltaic Cells

分子内供体-受体相互作用对小分子有机光伏电池双分子重组的影响

• 发表时间: 2012
• 作者: Masaya Hirade;Takuma Yasuda;and Chihaya Adachi
• 通讯作者: and Chihaya Adachi

Effects of Material Purity on Device Performance of Organic Photovoltaic Cells

材料纯度对有机光伏电池器件性能的影响

• 发表时间: 2012
• 作者: Masaya Hirade;Takuma Yasuda;and Chihaya Adachi;Masaya Hirade and Chihaya Adachi
• 通讯作者: Masaya Hirade and Chihaya Adachi