2017 Fiscal Year Annual Research Report
Efficient and precise fabrication of photoelectrode of dye-sensitized solar cell by gas-phase deposition of nanoparticles and droplets
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16H04553
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| Research Institution | Hiroshima University |
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Principal Investigator |
島田 学 広島大学, 工学研究科, 教授 (70178953)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
久保 優 広島大学, 工学研究科, 助教 (00633752)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | ナノ材料 / 機能性複合薄膜 / 多孔体 / エアロゾル / プラズマ反応合成 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、色素増感太陽電池の電極用の色素担持酸化チタン多孔質膜の新しい作製方法として、膜の構成物質を粒子や液滴の形態で気相輸送・基板堆積させる手法を開発し、作製膜を用いた電池の性能評価等をつうじて、望ましい膜の性状および作製条件を明らかにするための研究を行っている。本年度の研究成果の概要は、以下のとおりである。
１．前年度製作した光電極用酸化チタン薄膜成膜システムを用いて多孔質膜を作製した。プラズマCVD粒子発生装置に導入する酸化チタンの原料の濃度や、ガスの流量、圧力を変えることで、酸化チタン粒子の粒子径や堆積条件を変化させることができた。既存の湿式法による多孔質膜の作製も、条件を種々変えて行った。さらにこれらの膜を光電極に加工して、電解液、対極を組み合わせて電池ユニットを形成し、電池としての性能を評価した。その結果、膜の作製条件と膜の空孔構造、組成、結晶相などの性状の関係を得ることができた。また、さまざまな膜性状のなかで、電池性能の各種指標に影響を与える因子も見出せた。
２．銀のエアロゾルナノ粒子を酸化チタン粒子と混合堆積させて多孔質膜を作製した。銀粒子発生装置の操作条件を調整することで、銀粒子のガス中濃度や粒子径を変化させることができた。混合堆積で作製した多孔質膜は、酸化チタン粒子のみで作製した多孔質膜とほぼ同じ構造であった。また、銀粒子は膜中に均一に分散できていること、さらに膜中の銀の含有量は、堆積場に供給する銀粒子の濃度や粒子径で調整できることもわかった。
３．溶液を噴霧乾燥することでエアロゾル化させた色素を付与する方法を開発するために、噴霧手段の検討を行った。噴霧液を加圧式ネブライザーで噴霧し、生じたエアロゾル粒子の粒子径分布および濃度を計測した。ネブライザーに供給したガスの流量、圧力、噴霧液の濃度や供給速度に対するエアロゾル粒子の性状の依存性を明らかにした。
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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
本年度の研究計画において、最も重要な点は、エアロゾルナノ粒子の輸送・気相堆積という新規なプロセスを経由して作製した多孔質膜の電極によって、膜の性状に依存した電池性能が現れるか否かを確認することであった。この点について、膜の作製条件、膜性状、電池性能の相関が得られつつあることから、進展は順調であると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
基本的に、当初の研究計画に沿って遂行することとする。すなわち、膜の作製条件が構造や組成等の性状に及ぼす影響をさらに調べ、性状と電池性能との関係を整理することで、本作製方法において膜性状、電池性能を支配する因子を明確にしていきたい。
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