局所電場増強効果を利用した色素増感型ポリマー太陽電池の作成

• Project/Area Number: 11780364
• Research Category: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: エネルギー学一般
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 伊原 学 東北大学, 反応化学研究所, 助手 (90270884)
• Project Period (FY): 1999 – 2000
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2000)
• Budget Amount: ¥2,100,000 (Direct Cost: ¥2,100,000); Fiscal Year 2000: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000); Fiscal Year 1999: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,300,000)
• Keywords: 太陽電池 / 色素増感 / 局所電場増強効果

Research Abstract

本研究では銀微粒子による局所電場の増強効果を利用して色素の増感効果を大幅に増加させることでエネルギー変換効率の飛躍的増大を目的とする。また、電解質溶液への銀微粒子の溶解、液漏れによる劣化、細孔内拡散による過電圧による効率低下を防ぐために電解質溶液をポリアセチレンやポリチエニレンビニレン等の導電性高分子膜に置き換えることとする。本年はその前段階として「色素/TiO_2膜の作成と評価」、「色素/TiO_2太陽電池の作成と評価」を行った。また、複数の色素を複合した太陽電池の作製も試みた。
すでに銀による吸収係数の増大を報告しているルテニウム色素(cis-(NCS)2Bis(2,2'-bipyridyl-4,4'-dicarboxylate)ruthenium(II))をエタノールなどの溶媒に溶解させ、その溶液にドクターブレード法により塗布、焼成して作成したTiO_2多孔質膜を浸し、乾燥して色素を担持する。さらに、ルテニウム色素/TiO_2太陽電池の作成条件を最適化した結果、約7%の変換効率のセルを作成することができた。また、このセルの収集効率の波長依存性も測定した。TiO_2のスラリーの作成条件、白金のアイランド膜の作成条件は特に変換効率に大きく影響を与えた。
また、色素の光吸収過程の不足を補うことを目的に、光吸収スペクトルの異なる複数の色素を混合した色素増感型太陽電池も試作した。