2015 Fiscal Year Research-status Report
スペックルパターン位相差顕微鏡を用いた3次元光誘起電子顕微測定法
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15K05549
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| Research Institution | Chuo University |
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Principal Investigator |
片山 建二 中央大学, 理工学部, 教授 (00313007)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
桑原 彰太 中央大学, 理工学部, 助教 (10612658)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 増感型太陽電池 / 位相差顕微鏡 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
増感型太陽電池は、3次元ネットワーク構造を有する電極と溶液との界面を通した電荷移動によって制御されている。光誘起された電子を効率よく取り出すためには、電子のロス（増感剤や電解質との再結合）を抑える必要がある。我々は、再結合ダイナミクス（電子寿命）を、光誘起電子による屈折率変化を通して明らかにしてきた。しかし、電子寿命は平均値であるため、このような不均一な電極では、どのような箇所で再結合が起きているかを明らかにする必要がある。そこで、屈折率変化を通して3次元構造を測定することのできるスペックルパターン位相差顕微鏡を改良して、光誘起電子の画像を測定できる顕微鏡を開発し、さらに寿命の情報も得られるようにして、どのような構造で・どの再結合が支配的になっているかを調べることのできる3次元解析法を開発し、電極構造を最適化することを目的とする。
今年度は、まず、位相差顕微鏡に強度変調したLED光を導入して、その光による屈折率画像変化の測定を行った。LED光の変調周波数が高いと短寿命の画像を、逆に低いと長寿命成分を示す画像を得られることが期待できる。通常の色素増感太陽電池を用いて、測定したところ、10000Hz程度と、100Hz程度において特有の画像が得られた。しかし、現段階ではこの画像は何によるものかは同定できていない。原因は、屈折率変化が小さいために、明確な変化としてとらえられていない。そこで、光誘起変化をしやすい光化学相転移を誘起できる液晶材料により、顕微鏡性能を検証することを行っています。
また、2年目以降に予定していた、周期構造を有する太陽電池の作成にもすでに取り組んでおり、1cm角に及ぶコロイド結晶の作成、レーザートラップによる任意のパターンの作成にも成功した。今後、これらを電池デバイスとして機能するように仕上げた上で、上記顕微測定を行う予定である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
光誘起顕微鏡の開発については、ほぼ装置系は完成に近づいている。今後、様々な試料での測定検証が必要な段階である。次年度に予定していた周期構造を有する基板作成については、すでに取り組んでおり、予定以上に進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
当初の予定通り、光誘起顕微鏡を完成させるとともに、周期構造を有する基板を使った太陽電池をデバイスとして機能するようにした後、この顕微鏡を用いて測定して、再結合箇所のマッピングを行い、電池性能向上の指針を与える研究を進める。モデル系の測定が終了したら、今後、様々な実デバイスにおいて再結合マッピングを行っていく。
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| Causes of Carryover |
装置購入金額を抑え、来年度必要な消耗品の購入に充てる。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
新年度、必要な消耗品に用いる。
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