研究組織

研究テーマ2バルクヘテロ型有機薄膜光電変換素子の開発

研究者 : 大久保 貴志

所属 : 総合理工学研究科理学専攻（機能性分子化学分野）
職位 : 准教授

　有機薄膜太陽電池は貴金属を使用しない環境に優しい太陽電池である。特にロール・ツー・ロールやインクジェット法など、既存のプリント技術を応用することで、将来的にはより安価に大量生産できる可能性があり、ユビキタスな電源装置としての幅広い用途が期待されている。本研究では配位高分子という金属錯体のポリマーを、有機薄膜太陽電池の半導体材料として利用することで、従来の有機薄膜太陽電池の性能を上回る新たな高効率太陽電池の開発を目指してきた。具体的には１）配位高分子のバンドギャップおよびキャリア制御と強誘電性配位高分子の開発、２）配位高分子の薄膜化技術の開発、３）配位高分子を用いた光電変換素子の開発という３つのサブテーマに関して研究を行うことで最終的に高効率太陽電池の開発を目指している。特に、本研究で開発した強誘電性配位高分子は、巨大な誘電率を有し、なおかつ高いキャリア移動度の半導体特性を示す極めて珍しい材料である。このような強誘電性配位高分子への光照射によって生成する励起子は非常に長寿命であり、この性質を利用することで新しい高効率薄膜太陽電池が実現できる可能性がある。同時に、有機薄膜太陽電池の１種であるバルクヘテロ型太陽電池の半導体層に、本研究にて開発した配位高分子を極少量添加することで、その光電変換効率が向上することも見出している。この配位高分子は、バルクヘテロ型太陽電池において光増感色素として機能しており、最適なエネルギー準位を有する配位高分子を選択することで、様々な有機薄膜太陽電池に対してその変換効率の向上に寄与できるものと考えている。以上の様に金属錯体のポリマーである配位高分子は新しい半導体材料として非常に魅力的であり、その構造や電子状態、伝導性、誘電性を精密に制御することで、有機太陽電池を始めとする様々な光電子デバイスへと応用可能であると考えている。また、グループ内での共同研究なども積極的に進めていくことで、高効率光電変換素子の開発に貢献する。

【参考論文】

[1] N. Tanaka, T. Okubo, H. Anma, K. H. Kim, Y. Inuzuka, M. Maekawa, T. Kuroda-Sowa, Eur. J. Inorg. Chem., 2013, 3384-3391.
[2] T. Okubo, H. Anma, N. Tanaka, K. Himoto, S. Seki, A. Saeki, M. Maekawa T. Kuroda-Sowa, Chem. Commum., 2013, 49, 4316-4318.
[3] T. Okubo, H. Kuwamoto, K. H. Kim, S. Hayami, A. Yamano, M. Shiro, M. Maekawa, T. Kuroda-Sowa, Inorg. Chem., 2011, 50, 2708-2710.