2016 Fiscal Year Research-status Report
Materials Interface Engineering in Mesoscopic Solar Cells Using Self-Assembled Metal Nanoclusters
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15K05664
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| Research Institution | Gifu University |
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Principal Investigator |
萬関 一広 岐阜大学, 工学部, 助教 (30379135)
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2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 色素増感太陽電池 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
酸化チタン等の半導体ナノ微粒子を電極材料とする有機・無機ハイブリッド型太陽電池は、近年注目されている発電技術である。このうち導電性高分子をホール輸送層、酸化チタンを電子輸送層として複合界面を形成する固体型色素増感太陽電池(ss-DSC)において、酸化チタン多孔質電極は、電荷分離の重要な役割を担う。その微小空間における電子材料の積層プロセスとして、ポリエチレンジオキシチオフェン（PEDOT）を酸化チタン内部に光照射下で化学重合し、その分布状態、構造について、ラマンイメージング技術を活用して調べ、太陽電池高性能化の重合条件を明確化した。例として、酸化チタン表面上でのPEDOT層の膜厚や空孔内での充填率を変化させることで、光電変換効率向上のための指針を得ることができた。ここで見出した銀ペースト塗布で対極を形成するss-DSC以外に、有機導電性高分子を対極材料として積層させた素子構造を新しく開発した。また、本研究においては、酸化チタン材料（サイズ・形態等）に依存して、電極機能の向上が見込まれるため、チタンクラスターの反応性を精密制御した高表面積のルチル型酸化チタンナノ結晶を開発した。結晶成長メカニズムを解明したことで、チタンイオン以外の遷移金属イオンから構成される高表面積酸化物ナノ結晶についても低温で得る一般的な合成手法を確立することができた。これらの成果については、日本化学会第97春季年会や第40回電解技術討論会で報告した。
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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
固体型色素増感太陽電池におけるホール輸送層の重合過程の解析にラマン分光法を初めて適用した。当初の計画通り、重合の反応時間等を制御し、光電変換効率向上のための指針を得ることができた。また、チタンクラスターの反応制御をコンセプトとする新規酸化チタン材料の合成法の開発に成功した。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究で注力している固体型色素増感太陽電池の開発において、酸化チタン電極に対する異種金属イオンあるいは金属酸化物の導入が光電変換効率の向上に極めて有効であるという手がかりを今年度掴んでおり、今後、太陽電池機能の最適条件を見出す。また新規開発した構造が異なる酸化チタンを利用して、太陽電池の高性能化を図る。
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