2017 Fiscal Year Annual Research 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 / 酸化チタン / 導電性高分子 / 金属クラスター |
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| Outline of Annual Research Achievements |
固体型色素増感太陽電池の高性能化に向けた技術創出は、有機太陽電池分野で重要なテーマである。光電変換機能の向上に向け、素子における電荷分離および電荷輸送効率の向上を考慮しつつ、その要素技術として(i)金属クラスターを用いるサブミクロンスケール酸化チタン電極の材料創出、(ii)多孔質酸化チタン電極のナノスケール空間への導電性高分子の充填・評価法の開拓、(iii)ナノカーボン材料を用いる太陽電池の逐次界面制御法の開発を進めた。
(i)ナノスケールの金属クラスターの加水分解反応を制御し、電荷分離・電荷輸送に適したサブミクロンスケールの酸化チタン微粒子を合成した。水熱法を用いず、低温で金属イオンをドープする独自の合成手法を開拓した。金属イオンのドープ有無によって、結晶系（アナターゼおよびルチル）や形態が異なる酸化チタン微粒子を系統的に作り分けた。
(ii)酸化チタン電極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、構造についてレーザーラマンイメージング技術を導入して解析する手法を確立した。例として、重合時間を変化させ、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制御することで、光電変換効率向上のための指針を得ることができた。
(iii)PEDOT上への銀ペースト塗布で対極を形成する太陽電池以外に、PEDOT/ナノカーボン材料/導電性高分子対極から成る素子構造を新しく開発した。
固体型色素増感太陽電池の高性能化の技術基礎となるこれらの成果について、日本化学会年会、電気化学会、先端錯体工学研究会等で報告し、論文投稿および特許出願を進めた。
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