有機薄膜太陽電池の研究最前線

Cutting-edgeResearchinOrganicThin-filmSolarCells

序章―有機薄膜太陽電池開発の基礎と展望　　松尾　豊
1　有機薄膜太陽電池に用いる材料,成膜法と発電メカニズム
2　有機薄膜太陽電池の素子特性
3　有機薄膜太陽電池の変換効率の伸び
4　ローバンドギャップポリマー
5　なぜフラーレンは有機薄膜太陽電池のアクセプターとして好適か
6　有機薄膜太陽電池の今後

第1章　新規ドナー材料
1　縮合多環ヘテロ芳香族を有する半導体ポリマー　　尾坂　格,瀧宮和男
　　1.1　はじめに
　　1.2　ドナーユニット
　　　　1.2.1　架橋型ビチオフェン
　　　　1.2.2　アセンジチオフェン
　　　　1.2.3　架橋型ビフェニレン
　　1.3　アクセプターユニット
　　　　1.3.1　ベンゾアゾール系
　　　　1.3.2　ジケトピロロピロール
　　　　1.3.3　チアゾロチアゾール
　　1.4　まとめ

2　高性能ローバンドギャップポリマー材料の開発　　前田勝浩,井改知幸
　　2.1　はじめに
　　2.2　ベンゾチアジアゾールを用いたローバンドギャップポリマー
　　2.3　平面性の高いユニットを用いたローバンドギャップポリマー
　　2.4　チエノピロールジオンを用いたローバンドギャップポリマー
　　2.5　チエノチオフェンを用いたローバンドギャップポリマー
　　2.6　おわりに

3　液晶性フタロシアニンを用いた有機薄膜太陽電池　　尾崎雅則,藤井彰彦,清水　洋
　　3.1　はじめに
　　3.2　液晶性フタロシアニンの半導体特性
　　3.3　バルクヘテロ型薄膜太陽電池
　　3.4　三成分バルクヘテロ型薄膜太陽電池
　　3.5　今後の展望

4　長波長領域の光吸収を示す有機薄膜太陽電池材料　　鈴木　毅,松尾　豊
　　4.1　はじめに
　　4.2　長波長光を吸収する低分子材料
　　　　4.2.1　ポルフィリノイド
　　　　4.2.2　カルコゲナジアゾール類
　　　　4.2.3　スクアリン系化合物
　　　　4.2.4　フェニレンビニレン及びアゾ化合物
　　　　4.2.5　その他の長波長光吸収材料
　　4.3　長波長光吸収の問題点と改善策
　　　　4.3.1　タンデム型太陽電池
　　　　4.3.2　増感剤を添加した有機薄膜太陽電池
　　　　4.3.3　金属ナノパーティクルによる長波長領域の光の利用
　　　　4.3.4　界面制御による開放電圧の改善
　　4.4　おわりに

5　高信頼性アモルファス薄膜を形成するトリフェニルアミン系ドナー材料　　安田　剛
　　5.1　はじめに
　　5.2　トリフェニルアミン系ドナー材料の現状
　　　　5.2.1　直線型低分子
　　　　5.2.2　スターバースト型分子
　　　　5.2.3　高分子
　　5.3　トリフェニルアミン系ドナー材料の利点と課題
　　　　5.3.1　TPA系ドナー材料の利点
　　　　5.3.2　TPA系ドナー材料の課題
　　5.4　まとめ

第2章　新規アクセプター材料
1　高LUMOフラーレンの設計コンセプト　　松尾　豊
　　1.1　はじめに
　　1.2　フラーレンへの電子供与基の導入による開放電圧の向上
　　1.3　フラーレンのπ電子共役系の縮小による開放電圧の向上
　　　　1.3.1　シリルメチルフラーレン,SIMEF
　　　　1.3.2　1,4-ジアリールフラーレン
　　　　1.3.3　bis-PCBM
　　　　1.3.4　インデンC60ビスアダクト
　　　　1.3.5　ジヒドロメタノ基を有する56π共役系フラーレン
　　　　1.3.6　ジヒドロメタノPCBM
　　　　1.3.7　その他の56π共役系フラーレン
　　1.4　フラーレンのLUMO準位を下げる分子設計
　　1.5　おわりに

2　ポリ(3-ヘキシルチオフェン)　(P3HT)との相溶化を指向したフラーレン誘導体の設計　松元　深,大野敏信
　　2.1　はじめに
　　2.2　高性能化のための基本設計
　　2.3　フラーレン誘導体の合成・評価
　　2.4　薄膜形態の評価
　　2.5　デバイス性能評価
　　2.6　新しいコンセプトによるフラーレン誘導体の設計
　　2.7　まとめ

3　電子吸引性フラーレン誘導体　　林　靖彦
　　3.1　n型溶解性フラーレン誘導体の設計
　　3.2　ジアリルメタノフラーレン誘導体DopC61bm
　　　　3.2.1　DopC61bmの設計・合成
　　　　3.2.2　電気化学的測定結果
　　　　3.2.3　有機太陽電池への応用
　　3.3　アルキル鎖による影響
　　　　3.3.1　DopC61bmアルキル鎖誘導体の設計・合成
　　　　3.3.2　電気化学的測定結果
　　　　3.3.3　有機太陽電池への応用
　　3.4　電子吸引性置換基の影響
　　　　3.4.1　DopC61bm電子吸引性置換基誘導体の設計・合成
　　　　3.4.2　電気化学的測定結果
　　　　3.4.3　有機太陽電池への応用

4　非フラーレンアクセプター材料　　波多野淳一,松尾　豊
　　4.1　はじめに
　　4.2　低分子溶液塗布型非フラーレンアクセプター材料
　　　　4.2.1　ペリレンジイミド誘導体
　　　　4.2.2　ベンゾチアジアゾール誘導体
　　　　4.2.3　ジケトピロロピロール誘導体
　　　　4.2.4　ビフルオレニリデン誘導体
　　　　4.2.5　ペンタセン誘導体
　　　　4.2.6　キナクリドン誘導体
　　　　4.2.7　フルオランテンイミド誘導体
　　　　4.2.8　BODIPY誘導体
　　4.3　低分子蒸着型非フラーレンアクセプター材料
　　　　4.3.1　金属フタロシアニン・サブフタロシアニン
　　4.4　高分子溶液塗布型非フラーレンアクセプター
　　4.5　おわりに

第3章　界面構造に関する研究
1　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　　　平出雅哉,安達千波矢
　　1.1　はじめに
　　1.2　実験
　　1.3　結果・考察
　　1.4　結論

2　ドーピングによるpn制御と有機薄膜太陽電池　　平本昌宏,久保雅之,石山仁大,嘉治寿彦
　　2.1　はじめに
　　2.2　セブンナイン(7N)超高純度化
　　2.3　有機半導体のドーピングによるpn制御
　　　　2.3.1　ドーピング技術の確立
　　　　2.3.2　C60のp型化
　　　　2.3.3　C60単独膜におけるpnホモ接合の形成
　　2.4　共蒸着膜へのドーピング効果
　　2.5　まとめ

3　有機薄膜太陽電池の性能向上に向けたドナー/アクセプター界面構造制御　　但馬敬介
　　3.1　はじめに
　　3.2　有機薄膜太陽電池の動作原理
　　　　3.2.1　光吸収および励起子生成
　　　　3.2.2　励起子拡散
　　　　3.2.3　電荷移動・電荷分離
　　　　3.2.4　電荷輸送および電荷収集
　　3.3　VOCの起源に関する研究
　　3.4　有機薄膜太陽電池のデバイスモデル
　　3.5　二層型有機薄膜太陽電池の界面構造制御とVOC
　　3.6　フッ素化アルキル基を有する半導体による表面偏析単分子膜(Surface-SegregatedMonolayer:SSM)の形成
　　3.7　二層型有機薄膜太陽電池の作製と開放電圧の変化
　　3.8　高いVOCとJSCの両立に向けた界面構造の精密制御

4　有機薄膜太陽電池における界面電子構造評価　　櫻井岳暁
　　4.1　はじめに
　　4.2　紫外光電子分光法によるBCP/金属界面の電子構造評価
　　4.3　金属をドープしたBCP薄膜の電気特性評価
　　4.4　太陽電池特性の相関
　　4.5　おわりに

第4章　モルフォロジ制御に関する研究
1　熱処理によるP3HT/PCBM積層素子の傾斜構造制御　　酒井理沙,松村道雄
　　1.1　高分子系薄膜太陽電池の光活性層の内部構造
　　1.2　塗布法による積層膜形成と熱処理による傾斜構造形成
　　1.3　傾斜接合構造素子の太陽電池特性
　　1.4　まとめ

2　液体分子同時蒸発による低分子蒸着系混合膜の結晶化　　嘉治寿彦,平本昌宏
　　2.1　はじめに
　　2.2　研究の背景
　　2.3　共蒸発分子誘起結晶化法の考案
　　2.4　共蒸発分子による有機薄膜太陽電池の短絡光電流密度の向上
　　2.5　共蒸発分子による混合膜の結晶性と構造の変化
　　2.6　他の有機半導体分子の組み合わせでの一般性検証
　　2.7　単一成分膜における結晶粒制御
　　2.8　おわりに

3　棒状液晶材料を用いたバルクヘテロジャンクション有機太陽電池　　中野恭兵,半那純一
　　3.1　液晶材料の特徴
　　3.2　有機薄膜太陽電池材料として見た液晶材料の利点
　　3.3　棒状液晶材料を用いた有機薄膜太陽電池
　　3.4　おわりに

第5章　有機薄膜太陽電池における評価手法
1　レーザ分光法による光電変換素過程の解明　　大北英生
　　1.1　はじめに
　　1.2　レーザ分光法
　　1.3　電荷生成・再結合ダイナミクス
　　　　1.3.1　RRa-P3HT/PCBM
　　　　1.3.2　RR-P3HT/PCBM
　　1.4　二分子再結合ダイナミクス
　　1.5　おわりに

2　有機薄膜太陽電池における特性劣化評価　　山成敏広,吉田郵司
　　2.1　はじめに
　　2.2　特性劣化の評価
　　　　2.2.1　光照射下での劣化
　　　　2.2.2　大気中暗所保存での劣化
　　　　2.2.3　劣化部位の可視化
　　2.3　おわりに

3　逆型有機薄膜太陽電池の交流インピーダンス解析法による評価　　高橋光信,桑原貴之
　　3.1　はじめに
　　3.2　FTO/ZnO、FTO/ZnSおよびITO/TiOx(透明電極/電子捕集層)の準備
　　3.3　透明電極/電子捕集層/PCBM:P3HT/PEDOT:PSS/Au逆型素子の組立て
　　3.4　電流電圧測定と交流インピーダンス測定の概略
　　3.5　ZnO素子のIS挙動
　　3.6　逆型素子の各構成成分と想定される等価回路との対応
　　3.7　ZnS素子におけるZnS/PCBM:P3HT界面修飾の効果
　　3.8　TiOx素子において,光照射開始から素子性能が最大になるまでに時間を要する理由について
　　3.9　おわりに

4　マイクロ波法によるデバイスレス有機薄膜太陽電池評価　　佐伯昭紀,関　修平
　　4.1　はじめに
　　4.2　D/A混合比率
　　4.3　P3HT:PCBM=1:1でのデバイスとの相関
　　4.4　局所的電荷キャリア移動度
　　4.5　不純物・劣化効果
　　4.6　おわりに

第6章　有機薄膜太陽電池の新しい作製法　　宮寺哲彦,吉田郵司
1　単結晶有機太陽電池の作製
　　1.1　はじめに
　　1.2　有機単結晶の作製
　　　　1.2.1　物理的輸送法
　　　　1.2.2　分子線エピタキシー法
　　1.3　有機単結晶太陽電池の特性
　　1.4　有機単結晶中の励起子拡散
　　1.5　おわりに

2　酸化グラフェンを用いた有機薄膜太陽電池　　上野啓司
　　2.1　はじめに
　　2.2　グラフェン透明導電膜の形成手法
　　2.3　グラフェン透明導電膜の可能性
　　2.4　グラファイト単結晶の単層剥離,可溶化
　　2.5　酸化グラフェン塗布膜形成と還元
　　2.6　塗布形成グラフェン透明電極を用いた有機薄膜太陽電池
　　2.7　酸化グラフェンの正孔輸送層への応用
　　2.8　おわりに

3　摩擦転写法を用いた分子配向制御技術と有機薄膜太陽電池への応用　　溝黒登志子,谷垣宣孝
　　3.1　はじめに
　　3.2　摩擦転写法によるπ共役系高分子の配向制御
　　3.3　共役系高分子の配向制御および有機薄膜太陽電池の形成
　　　　3.3.1　摩擦転写法およびスピンコート法によるRR-P3DDT薄膜の形成と配向評価
　　　　3.3.2　配向が異なるRR-P3DDTからなる有機薄膜太陽電池
　　3.4　オリゴマーの分子配向制御および有機薄膜太陽電池の形成
　　　　3.4.1　摩擦転写法で形成したポリチオフェン上に蒸着したα-セキシチオフェンの配向評価
　　　　3.4.2　配向制御したα-セキシチオフェンからなる有機薄膜太陽電池
　　3.5　おわりに