有機太陽電池における高効率な電荷輸送経路の構築に関する研究

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本年度は、有機薄膜太陽電池における高効率な電荷輸送経路構築を目指し、以下の2つの課題に関して研究を行った。まず、ポルフィリンを酸化亜鉛-グラフェン複合体に吸着させることで光機能性を付与し、さらにその複合体を光電変換系へ適用することを目的に研究を行った。その結果、グラフェンを含む系ではグラフェンを含まない系と比べて、高い光電変換特性を発現することがわかった。これは、光励起に伴うポルフィリンから酸化亜鉛への電子移動の後、グラフェンを介した高効率な電子輸送経路が構築されているためであると考えられる。この結果は、グラフェンを足場として用いた電極上への有機無機複合体のボトムアップ式構築法として、有用な知見を与えると考えられる。次に、液晶性分子を用いて、ドナー・アクセプター分子のバイコンティニュアス構造を構築することを目的に研究を行った。具体的には、液晶構造を形成することが報告されているフタロシアニンをフラーレンと共有結合を用いて連結させた分子を合成した。液晶構造を評価した結果、連結分子は加熱処理を行うことで、ディスコチックヘキサゴナルカラムナー構造を構築することがわかった。さらに、この液晶構造中では、フラーレンはフタロシアニンの一軸カラム周りに螺旋を巻いているような構造をとっていることが明らかになった。電荷移動度測定を行った結果、連結分子はアンバイポーラー特性を示したことに加え、高いキャリア移動度を有することがわかった。このような液晶構造と電荷輸送特性との相関の解明は、液晶分子を用いた有機デバイスの開発に有用な知見を与えると考えられる。