| Project/Area Number |
20K22334
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
0202:Condensed matter physics, plasma science, nuclear engineering, earth resources engineering, energy engineering, and related fields
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| Research Institution | Fukui University of Technology |
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Principal Investigator |
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| Project Period (FY) |
2020-09-11 – 2022-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2021)
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| Budget Amount *help |
¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2021: ¥260,000 (Direct Cost: ¥200,000、Indirect Cost: ¥60,000)
Fiscal Year 2020: ¥520,000 (Direct Cost: ¥400,000、Indirect Cost: ¥120,000)
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| Keywords | クレシルバイオレット / シランカップリング剤 / 二酸化チタン / 色素増感太陽電池 / DFT / TD-DFT / 色素凝集 / 光触媒 / 自己組織化 / 量子化学計算 |
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| Outline of Research at the Start |
シランカップリング剤による自己組織化単分子膜(SAMs)の形成が与える、色素分子の配向・配列および色素増感太陽電池(DSSC)の光電変換効率への影響を明らかにすることを目的として、シランカップリング剤を介して二酸化チタン(TiO2)表面上に固定化された色素分子の物性評価とDSSCへの応用を実施する。初年度は、量子化学計算を用いて、シランカップリング剤と結合した色素分子がDSSCに適した材料であることを明らかにする。次年度では、実際にDSSCを作製し、光電変換を確認する。また、シランカップリング剤のアルキル鎖長の観点から色素分子の配向・配列およびDSSCの光電変換効率への影響を明らかにする。
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| Outline of Final Research Achievements |
This study, carried out, with the object of determining the influence of the self-assembled monolayers based on the silane coupling agents on the orientation and arrangement of photosensitizing dyes and the photoelectric conversion efficiency of dye-sensitized solar cells (DSSC). During the first year, quantum chemical calculations of cresyl violet (CV) covalently attached to a silane coupling agent were performed, and revealed that the its dye has potential as a promising photosensitizer for DSSCs. In the next fiscal year, dye-sensitized titanium oxide electrode using CV covalently attached to a silane coupling agent was prepared, and fabrication and characterization of a DSSC containing above-mentioned titanium oxide electrode. As a result, it was concluded that the silane coupling agent treated onto the titanium oxide surface prevents the aggregation of CV, resulting in the enhancement of the photoelectric conversion efficiency of the DSSC.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
色素増感太陽電池(DSSC)の光電変換では、光励起された有機色素から酸化チタン(TiO2)への電子注入が鍵となる。効率的な電子注入のために、DSSCの有機色素には、物性に関わる設計と配向・配列の制御に関わる設計が組み込まれており、その構造は複雑化している。そのため、合成には多段階のステップとコストが必要となる。本研究では、配向・配列の制御に関わる部分において、TiO2表面をシランカップリング剤で化学修飾する方法を用いた。そのシランカップリング剤と有機色素を結合させることで、TiO2表面上で生じる有機色素の凝集が抑制され、DSSCの光電変換効率が向上することを見出した。
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