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研究内容

近年,環境・エネルギー問題の解決と持続可能な社会の構築が望まれる中,太陽エネルギーの利用が社会から期待されている.本研究グループでは,新しい種類の太陽電池のひとつである有機薄膜太陽電池の研究を行っている.太陽電池の高効率化を目指し,光電変換機能をもつ分子の合成,分子集合体の精密構築と機能設計,有機薄膜太陽電池の素子開発を行っている.本研究は,有機化学,無機化学,物理化学,応用物理学を横断する学際領域に位置する研究である.

革新的有機薄膜太陽電池の開発

 分子の設計から始まる化学的アプローチによる有機薄膜太陽電池の研究を行っている.すなわち,望みの光・電子機能および集合体構造をもつ有機分子や有機金属錯体の設計・合成から,界面構造構築,光電荷分離機能の研究,デバイス作成,特性評価・解析まで,一貫した研究を行っている.

 

有機パイ電子共役系の化学

 有機薄膜太陽電池,有機EL素子,有機トランジスタをはじめとする有機エレクトロニクスデバイスの高効率化研究において,用いる有機半導体分子の光・電子物性の設計と,制御された分子集合体・分子組織体の構築は高効率化の鍵を握る.分子および分子集合体の設計を行い,アセン類やポルフィリン誘導体を基本骨格とする長波長光吸収が可能でキャリア移動度の高い有機半導体の開発を行っている.コアとなる低分子π電子共役系に高いHOMO準位をもつ電子豊富部位と低いLUMO準位をもつ電子不足部位を組み込み,長波長光吸収が可能で耐久性の高い低分子ローバンドギャップ材料を開発している.

 

フラーレン誘導体の合成化学と機能研究

 有機薄膜太陽電池に用いる電子受容体として重要な,フラーレン誘導体の研究に注力している.例えば,高い開放電圧を与える電子構造,アモルファスから結晶相への熱モルフォロジ変化,結晶におけるハニカム状充填構造などを考慮して独自に設計した 1,4-二重付加型フラーレン誘導体を合成し,それを電子受容体として用いて高いエネルギー変換効率を示す有機薄膜太陽電池の開発に成功している.高効率・高選択的なフラーレン修飾反応を開発し,新しいフラーレン誘導体,フラーレン遷移金属を合成する研究を行うとともに,それらを光電変換素子,液晶,分子エレクトロニクス材料,金属炭素ナノ材料,発光材料へ応用する研究を行っている.

 

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