2017 Fiscal Year Annual Research Report
Development of Dye Sensitizers Containing Organoboron Complexes as Chromophores
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15K05422
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| Research Institution | Nagoya Institute of Technology |
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Principal Investigator |
小野 克彦 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (20335079)
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| Project Period (FY) |
2015-10-21 – 2018-03-31
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| Keywords | ホウ素色素 / 色素増感太陽電池 / 電荷移動遷移 / 電子注入効率 / 双極子モーメント |
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| Outline of Annual Research Achievements |
有機ホウ素錯体は電子受容性をもつとともに分極構造を形成するため、有機色素のクロモフォア（発色団）として機能することが期待される。そこで、先行研究においてホウ素錯体を構成ユニットにもつ太陽電池色素を開発した。この結果、ホウ素色素の中では良好な太陽電池特性が観測された。本研究では、ホウ素錯体のクロモフォアとしての機能を高めることにより、色素としての性能向上に取り組んだ。
新規色素の分子設計として、色素分子における光吸収と電子輸送に着目した。具体的には、分子内電荷移動遷移ベクトルと酸化チタン電極への電子注入ベクトルを揃える分子構造を考案した。このため、ホウ素錯体を中心に直線形構造をもつβ-ケトイミネート型ホウ素色素とβ-ジケトネート型ホウ素色素をそれぞれ開発した。
色素の太陽電池評価では産業技術総合研究所の協力を得て実施した。その結果、色素増感太陽電池の光電変換効率は5.3%を達成し、先行色素の4.0%よりも上昇した。また、最大外部量子効率は83%であり、先行色素の最大値66%から大幅に増大した。この結果は、新規色素では光吸収→励起→電子注入の過程がスムーズに起こることを示唆している。一方、新規色素では光吸収領域が狭いこと、添加剤により外部量子効率が低下するなど、さらに解決すべき課題が明らかになった。これらの課題を解決すれば、さらなる効率向上が見込まれる。このため、本研究はホウ素色素開発のブレークスルーになると期待される。
本研究について論文を作成中であるが、これに先行して日本化学会第98春季年会 (2018)、第28回基礎有機化学討論会、2017 International Symposium for Advanced Materials Research (ISAMR 2017)などで成果発表を行った。
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