NREL, Best Research-Cell Efficiencies 近年、有機太陽電池は、低製造コスト・軽量化が期待できることから、次世代太陽電池として注目を集めています。この新型太陽電池の性能に決定的な影響を与えるの PCBM は、電子ドナー材料と電子アクセプター材料の混練体からなる活性層であり、世界中で新材料の開発が進められ 2001年以来、PCBM は現在に至るまでアクセプター材料ています。の業界標準本発表では、有機薄膜太陽電池に用いる材料のなかでも、開発が遅れているアクセプター材料に着目し、分子設計より優れたアクセプター材料の開発を目指した系統的な研究、－合成ならびに新合成法の開発－物性ならびにデバイス最適な分子構造を探る研究は、性能評価という、一連の開発研究について紹介します。ほとんど行われていない。開放端電圧向上を指向した分子設計材料評価変換効率(η) = 開放端電圧(VOC) ×短絡電流密度(JSC) × 曲線因子(FF) ドナー材料とのマッチングを評価 LUMO 変換効率(η) = 開放端電圧(VOC) ×短絡電流密度(JSC) × 曲線因子(FF) LUMO γ electron → デバイス活性層におけるドナー・アクセプターの分子集合体構造（モルフォロジー）が電流(Jsc)、曲線因子(FF)に多大な影響を与える Vo c HO MO Donor ← hole Acceptor Probe γ SL θ LV γ SV Sample ﬁlm HO MO Glass Kaelble-Uy: γtotal = γd + γp (mJ/m2) 高LUMOエネルギー準位化によるVoc向上分子軌道計算による構造・エネルギー設計活性層の相分離構造（原子間力顕微鏡）ドナー／アクセプター材料間の分子極性差が相溶性に影響を与えていると推測デバイスの試作と性能評価設計した新規アクセプター材料の合成ｿｰﾗｰｼﾐｭﾚｰﾀｰ X= など… Y= (n = 5,9,13,17) 材料薄膜の接触角測定から表面自由エネルギーを算出し、分子極性を評価 ITO 透明電極 Al電極緩衝層（TiOx) 活性層 (P3HT:ｱｸｾﾌﾟﾀｰ) Voc: 0.68 [V] Jsc: 7.99 [mA/cm2] FF: 0.62 η: 3.31% DMPCEP など… PEDOT:PSS 効率的な材料製造法の開発マイクロリアクターを用いるフラーレン誘導体の選択的合成法の開発・高速混合、精密温度制御、精密滞留時間制御により、逐次反応をコントロールして選択的にモノアダクト（PCBM)を合成する/数時間かかる反応がわずか数分で完結既知合成法の問題点マイクロリアクター: KeyChem-L (YMC CO., Ltd. ) 水の影響を受けないPCBM類合成法の開発・低収率(<40%) マイクロミキサーイオウイリドを用いた[6,6]メタノフラーレン直接合成法の開発カラム分離精製が必須・無水条件、かつその度合いにより反応速度・生成比に影響・反応時間が長い (70oC, 22h, [5,6]-PCBMが生成する) ・高温条件が必要 (180℃, 2-7h, [6,6]-PCBMへの異性化) ・窒素ガスが生じるため大量スケールでの合成に不向きイオウイリドの反応・水を用いた二層系反応により、簡便高収率にメタノフラーレンを合成・[6,6]-PCBMを直接合成・高収率・光反応により、異性化反応の時間を短縮・室温条件下での反応・窒素ガスを生じない・簡便操作