メゾスコピック凹凸・光整合電極を組込んだ高効率色素増感太陽電池システムの創製

2004 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 16360312
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Research Institution: Nagaoka University of Technology
• Principal Investigator: 石黒 孝 長岡技術科学大学, 工学部, 助教授 (10183162)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 濱崎 勝義 長岡技術科学大学, 工学部, 教授 (40143820) ; 明田川 正人 長岡技術科学大学, 工学部, 助教授 (10231854)
• Keywords: 太陽光 / メゾスコッピク構造 / 太陽電池 / 色素増感太陽電池 / 表面凹凸 / 太陽光エネルギー変換 / 光触媒 / ナノ構造

Research Abstract

本研究では色素増感太陽電池システムのエネルギーフローに注目し、特に入射光に対し光学的整合をとった新しいメゾスコピック凹凸・光整合電極を提案し、その最適化を目指している.そのためにメゾスコピック構造(凹凸表面構造、超微粒子・ポーラス膜構造)の機能を融合した階層的メゾスコピック構造を創出し、高効率化を図ることを目的とする.そこで平成16年度はメゾスコピック構造創出のための以下の1〜4の基本的項目について研究を遂行した.
1.スパッタガス圧力パルス変調装置の改造
現有の三元スパッタ装置に以下の改造を行った.・ターゲット近傍の局所ガス導入、・マスフローコントーラのピエゾバルブ制御によるパルス圧力変調の実現、・自動インピーダンスマッチング高周波電源の装着.
2.色素担持用ナノポーラスTiO_2膜の作製と膜構造及び電気的・光学的特性評価
TiO_2並びにTiをターゲットとして1.で改造した装置により成膜を行いメゾスコピック構造の形成件を調査した.そして形態と結晶構造をTEMにより観察し、形態に応じた光学特性の基礎的データを収集した.
3.透明導電膜としてのITO膜成膜プロセスの確立
1.の装置を用いてITO膜を成膜、熱処理を行い、透明導電膜の特性並びに表面凹凸構造形成条件に関する知見を得た.
4.凹凸表面膜の作製と表面形状因子及び光学特性評価
純Al及び不完全窒化Alスパッタ膜の成膜を種々のスパッタ条件をパラメータとして行った.そして表面形状因子を抽出し分類して系統的調査を行い、表面形状の特徴を制御できる因子を見出した.
以上の項目を実施し、メゾスコピック構造光整合電極の各構成要素の作製条件を見出すことができた.