導電性高分子電極とイオン伝導型有機薄膜を用いる光二次電池の開発

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12650807
• Research Institution: Shizuoka University
• Principal Investigator: 昆野 昭則 静岡大学, 工学部, 助教授 (50205572)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 藤波 達雄 静岡大学, 工学部, 教授 (80022010)
• Keywords: 光二次電池 / 色素増感太陽電池 / 導電性高分子 / イオン伝導型有機薄膜

Research Abstract

本研究では、太陽電池の光電変換機能と電池のエネルギー貯蔵機能を併せ持つ、光二次電池の開発を目的としている。既に我々は、電子供与体と電子受容体の二層膜に光を照射すると、電位発生・充電状態を数日間保持できる、全く新しいタイプの光二次電池となりうることを報告しているが、現段階では、発生電位、放電電流や蓄えられるエネルギー密度が低い。この間題の解決のためにこれまで、1)フェロセン置換ピロール誘導体の合成と電解重合、2)色素増感太陽電池との組合わせについて検討してきた。今年度は昨年度に引き続き,2)について色素増感太陽電池の性能向上を中心に検討した。まず、昨年度に見出した酸化亜鉛一酸化スズ系半導体を用いる高効率の色素色素増感型太陽電池に関して,そのメカニズムを検討した。その結果,二つの酸化物半導体を複合することにより,色素の光励起状態から生じる電荷分離過程を促進し、電荷の再結合を抑制することで、高効率化をもたらすメカニズムを明らかにした。さらにこの研究を進展させ,高導電性の酸化スズに対して絶縁体に近い酸化マグネシウムや酸化アルミニウムを複合することによっても,太陽電池の高効率化が実現できることを示した。一方、色素増感太陽電池固体化の研究の中で、無機型電子供与体層としてヨウ化銅、チオシアン酸銅等のp-型半導体が、安定で効率の良い正孔輸送層として機能することが知られている。この太陽電池には安定性に欠けるという問題があったが、ヨウ化銅溶液にチオシアン酸塩を微量添加することにより、析出する結晶を微細化することができ、安定性も大幅に向上できることを見いだした。以上の観点からまとめを行い、ヨウ化銅を中心に、種々の導電性高分子をはじめとする有機薄膜および酸化チタン光陽極との組合せによる,これまでにない光二次電池系を提案した。

Research Products

• [Publications] G.R.A.Kumara: "Dye-Sensitized Solid-State Photovoltaic Cells : Use of Crystal Growth Inhibitors for Deposition of the Hole Collector"Chemistry of Materials. 14・3. 954-955 (2002)
• [Publications] A.Konno: "Effect of Imidazolium Salts on the Performance of Solid-state Dye-Sensitized Photovoltaic Cell Using Copper Iodide as a Hole Collector"Electrochemistry. 70・6. 432-434 (2002)
• [Publications] G.R.A.Kumara: "Nanocrystalline TiO_2 Films for Dye-Sensitized Solid-State Solar Cells"Key Engineering Materials. 228-229. 119-124 (2002)
• [Publications] K.Tennakone: "Dye-sensitized composite semiconductor nanostructures"Physica E : Low-dimensional Systems and Nanostructures. 14・1-2. 190-196 (2002)