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月刊ファインケミカル 2020年11月号

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【特集】有機薄膜太陽電池の高効率化と研究展開

商品コード:
F2011
発行日:
2020年11月15日
体裁:
B5判
ISBNコード:
0913-6150
価格(税込):
7,700
関連カテゴリ:
雑誌・定期刊行物 > 月刊ファインケミカル
エレクトロニクス > 半導体・電子材料
新材料・新素材 > 無機・金属材料

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著者一覧

尾坂 格 広島大学
森 裕樹 岡山大学
西原康師 岡山大学
岩井利之 (地独)大阪産業技術研究所
伊藤貴敏 (地独)大阪産業技術研究所
大久保貴志 近畿大学
平本昌宏 自然科学研究機構
伊澤誠一郎 自然科学研究機構
辛川 誠 金沢大学
中野正浩 金沢大学
寺島健仁 東京農業大学
岡田 至 東京農業大学
冨澤元博 東京農業大学

目次+

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【特集】有機薄膜太陽電池の高効率化と研究展開

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塗布型有機薄膜太陽電池の高効率化に向けた半導体ポリマーの開発    
Development of Semiconducting Polymers for High-Efficiency Solution-Processable Organic Solar Cells

 筆者らのグループでは,広いπ電子系を有する電子欠損性縮合環を用いたドナー・アクセプター型主鎖の分子設計による半導体ポリマーの開発に取り組んできた。本稿では,半導体ポリマーの結晶性向上とエネルギーレベルの精密制御による有機薄膜太陽電池の高効率化に関して,最近の成果について紹介する。

【目次】
1.はじめに
2.高結晶性半導体ポリマーの開発
3.PNTz4Tへのフッ素導入による高性能半導体ポリマーの開発
4.まとめ

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クロスカップリング反応を利用した有機薄膜太陽電池用ポリマーの開発
Development of New Polymers for Organic Photovoltaic Cells by Utilization of Cross-Coupling Reactions

 新たな高性能半導体材料を開発するため,π電子系を拡張した電子不足芳香環であるアントラビスチアジアゾール(ATz)および(E)-1,2-ビス(5,6-ジフルオロベンゾチアジアゾール-4-イル)エテン(FBTzE)を主鎖に持つポリマーを合成した。さらに,合成したポリマーを有機薄膜太陽電池へ応用することで,高効率太陽電池の開発を目指した。

【目次】
1.はじめに
2.ATz骨格を有する半導体ポリマーの開発
3.FBTzE骨格を有する半導体ポリマーの開発
4.おわりに

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有機薄膜太陽電池の高効率化を指向した選択的C60およびC70フラーレン誘導体(PCBM)製造法の開発
Development for Selective Synthetic Method of C60 and C70 Fullerene Derivatives(PCBM)
for Aiming to Achieve High Efficiency Organic Solar Cells
 
 有機薄膜太陽電池は,10%を超える高い変換効率が達成されているが,普及を促進するためには,さらなる太陽電池性能の高効率化と製造コスト低減に向けた取り組みが課題である。電子アクセプター材料の標準としてフラーレン誘導体のPCBMが利用されている。筆者らは,有機薄膜太陽電池の高効率化を指向して,一方の位置異性体を増大させた[70]PCBMの選択的合成法を見出している。本稿では,PCBMの改良製造法と共に,[70]PCBMの位置選択的合成法について,筆者らの開発した硫黄イリド法や水を溶媒とするヒドラゾン法と共に解説する。

【目次】
1.はじめに
2.PCBMの合成法
2.1 一般合成法(ヒドラゾン法)
2.2 水系二層系ヒドラゾン法
2.3 硫黄イリド法
2.4 マンガン法
3.有機薄膜太陽電池の高効率化を指向した選択的[70]PCBM合成法の開発
3.1 従来型の方法による[70]PCBMの異性体比率
3.2 異性体分離による[70]PCBMのデバイス評価の報告例
3.3 [70]PCBMの位置選択的合成
4.おわりに

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配位高分子の構造・電子状態・物性制御と薄膜太陽電池への展開         
Control of Crystal Structures, Electronic States and Physical Properties of Coordination Polymers, and Application to Thin-Film Solar Cells 
 
 配位高分子は金属イオンが有機架橋配位子によって架橋されたポリマー構造を有する無機・有機複合材料であり,金属イオンと有機配位子の高度な自己集積能を利用することで,特異な骨格と空間を有する集積体が構築可能な複合材料である。この材料はメタンや二酸化炭素,水素などの気体の吸蔵・分離や不均一触媒への応用など近年多くの研究が行われているものの,電子デバイスへの応用に関してはあまり進展していない。本稿では薄膜太陽電池への応用を中心に著者らの配位高分子の電子デバイスへの応用に関する最近の取り組みについて紹介する。

【目次】
1.はじめに
2.無機・有機複合材料 ―配位高分子―
3.ジチオカルバミン酸誘導体を用いた配位高分子の合成と色素増感太陽電池への応用
4.ヘキサアザトリフェニレン誘導体を配位子とした配位高分子の合成と薄膜太陽電池への応用
5.発光性と導電性を兼ね備えた配位高分子の開発の取り組み
6.おわりに

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高移動度有機半導体を用いた有機太陽電池
Organic Solar Cells Using High-Mobility Organic Semiconductors
 
 高移動度の有機半導体を用いた,有機太陽電池の標準構造となっているバルクヘテロ接合が不要な,水平接合を持った有機太陽電池,および,高移動度有機半導体による有機太陽電池が,太陽電池の理論限界値に達する開放端電圧を示すことについて解説する。

【目次】
1.はじめに
2.水平接合
2.1 コンセプト
2.2 キャリア飛程
2.3 水平多層接合の特性
2.4 無制限の積層
3.無輻射再結合と開放端電圧
3.1 開放端電圧の増大
3.2 無輻射再結合による電圧ロス
3.3 無輻射再結合の完全抑制
4.まとめ

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有機薄膜太陽電池素子の耐久性向上に向けた素子内部分析
Analysis for Inside of Organic Photovoltaics toward High Driving Durability
 
 アクセプター材料としてEH-IDTBRを使用した有機太陽電池の光照射駆動前後の内部分析を行った。100時間の光照射後に光電変換効率が約50%低下する原因は,有機半導体層内で生じる抵抗の増加によるものであることが判明した。さらに,EH-IDTBR分子の構造変化が生じることも見出された。

【目次】
1.はじめに
2.薄膜内部分析
3.おわりに

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[連載]ピリジン系機能性化学品(特に農薬)
               
第6回 終:四および五置換ピリジン誘導体,ピリジニウム塩,最新の試薬
Tetra and Pentasubstituted Pyridine Derivatives,Pyridinium Salts and New Reagents

 前回までに一~三置換ピリジンの製法と用途について述べた。今回(最終回)は,四および五置換ピリジン,フッ素化剤や酸化剤などのピリジニウム塩,クロスカップリング試薬やフッ素化剤として有用な最新の試薬について述べる。

【目次】
6.四置換ピリジン
6.1 2-ヒドロキシ-3,5,6-トリクロロピリジン(216)
6.2 4,6-ジブロモ-3-ヒドロキシピリジン-2-カルボニトリル(218)
6.3 3-シアノ-2,6-ジクロロ-4-メチルピリジン(222)
6.4 3-ブロモ-5-クロロ-2-メトキシ-4-メチルピリジン(227)
6.5 5-クロロ-2-メトキシ-4-メチルニコチン酸(228)
6.6 ピリドキシン(236),ピリドキサミン(237),ピリドキサール(238)
7.五置換ピリジン
7.1 2-トリクロロメチル-3,4,5,6-テトラクロロピリジン(239)
7.2 3-シアノ-1,4-ジメチル-6-ヒドロキシ-2-ピリドン(240)
7.3 1,4-ジヒドロ-2,6-ジメチル-4-(2-ニトロフェニル)-3,5-ピリジンジカルボン酸ジメチル(241)
7.4 2,6-ビス(トリフルオロメチル)-4-イソブチル-3,5-ピリジンジカルボン酸ジエチル(245)
8.ピリジニウム塩
8.1 求電子的フッ素化剤
8.2 求核的フッ素化剤
8.3 向山縮合試薬(3.13参照)
8.4 加水分解用弱酸触媒
8.5 臭素化剤
8.6 酸化剤
8.7 相関移動触媒
9.最新の試薬
9.1 ピリジン-4-スルフィン酸ナトリウム(247),ピリジン-2-スルフィン酸ナトリウム(248)
   5-(トリフルオロメチル)ピリジン-2-スルフィン酸ナトリウム(249)
9.2 ピリジン-2-スルホニルフルオリド(251)
9.3 ジフルオロメチル-2-ピリジンスルホン(253)
9.4 3,5-ジメチル-2-ピコリルアミン(256)
10.おわりに

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[ケミカルプロフィル]

四塩化ケイ素(Silicon tetrachloride)
トリデシルアルコール(Tridecyl alcohol)
メタバナジン酸アンモン(Ammonium metavanadate)

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[ニュースダイジェスト]

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