静電噴霧沈着法による色素増感型太陽電池用多孔質チタニア膜の合成

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14050036
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: 谷口 泉 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 助教授 (00217126)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 伊原 学 東北大学, 多元物質科学研究所, 助手 (90270884)
• Keywords: 静電噴霧沈着法 / 多孔質チタニア膜 / 色素増感型太陽電池 / エアロゾル / セラミックス

Research Abstract

エアロゾルプロセスを用いた薄膜合成法の一つである静電噴霧沈着法を用いて色素増感型用多孔質チタニア膜を、基板温度、ノズル-基板間距離、溶媒の混合比、噴霧時間などの操作因子を変化させて行い、操作因子と膜形態の関係について検討を行った。その結果、基板温度250℃、噴霧時間2時間、ノズル-基板間距離15mmで、エタノール(ET)とブチルカルビトール(BT)を4:1の体積比率で混合した溶媒を用いた場合、多孔質膜を合成することができた。また、基板温度を一定(250℃)にし、溶媒の混合比を変化させて膜の合成を行ったところ、ブチルカルビトールの割合が増加するに供ない、フラクタル状の表面形態から多孔質状に変化した。基板温度250℃、噴霧時間2時間、ET:BT=4:1の条件で合成した膜を空気雰囲気、450℃で2時間焼成し、X線回折により物質の同定を行った。その結果、回折ピークよりチタニアのアナターセ相を確認することができた。なお、焼成前の膜についてもX線回折による物質の同定を行ったが、アナターセ相の回折ピークは見られなかった。焼成前後における膜形態は、SEMを用いて観察したが、形態の変化は見られなかった。この焼成後の膜を用いて、色素増感型太陽電池を作製し、電流-電圧特性、開放起電力、短絡電流密度、フィルファクターおよび変換効率の測定を行った。その結果、変換効率は1.7であった。また、変換効率と膜形態の間の関係についても検討を行った。

Research Products

• [Publications] Taniguchi, I., J.Schoonman: "Electrostatic Spray Deposition of Perovskite-type Oxides Thin Films with Porous Microstructure"J.Mater.Synth.Process. 10. 267-275 (2002)
• [Publications] Taniguchi, I., Robert C.van Landschoot, Joop Schoorman: "Fabrication of La_<1-x>Sr_xCo_<1-y>Fe_yO_3 Thin Films by Electrostatic Spray Deposition"Solid State Ionics. 156. 1-13 (2003)
• [Publications] 谷口泉, 西埜太郎: "静電噴霧沈着法により合成されたLiCoO_2薄膜の表面形態とその電気化学的特性"化学工学論文集. 29. (2003)