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2018 Fiscal Year Research-status Report

従来未利用な赤外光で発電する高効率透明太陽電池

Research Project

Project/Area Number 17K05974
Research InstitutionGifu University

Principal Investigator

船曳 一正  岐阜大学, 工学部, 教授 (50273123)

Project Period (FY) 2017-04-01 – 2020-03-31
Keywords有機太陽電池 / 色素増感型太陽電池 / 近赤外光
Outline of Annual Research Achievements

昨年度、開発した色素ポリマーは、最大吸収波長は、965 nmまで長波長シフトし、吸収幅は3倍拡大することを明らかにした。先ずはヨウ素系レドックス系を用いた色素増感型太陽電池に利用したところ、その変換効率は極めて低かった。この光電変換率の低い原因を明らかにするために、色素の分子軌道計算の実施やサイクリックボルタンメトリーを測定した。その結果、色素のLUMOが酸化チタンのコンダクションバンドよりも低いことに原因があることを明らかにした。
また、新しい近赤外光吸収有機色素の骨格開発も実施し、可視光に吸収を持たず1000 nm以上に最大吸収波長を持つ有機色素の開発に研究室として初めて成功した。この新規近赤外光吸収有機色素のアニオンおよびメソ位に各種置換基を導入した色素を合成し、吸収スペクトル(UV-Vis)、サイクリックボルタンメトリー(酸化電位、還元電位)、色素溶液の光安定性、色素の熱安定性(TG-DTA)を測定し、1000 nm以上に最大吸収波長を持つ高耐熱性、高耐光性有機色素の開発に成功した。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

当初計画した有機色素ポリマーは、色素増感型太陽電池用増感剤として、現在のところ、十分な変換効率を示していないが、その原因は、サイクリックボルタンメトリーを測定することにより解明できた。また、可視光に吸収を持たずに1000 nm以上の近赤外光のみを吸収できる新規な高耐熱性、高耐光性有機色素を開発できた。

Strategy for Future Research Activity

合成した色素ポリマーのLUMOを向上させるために、色素モノマーの分子設計とポリマー合成の条件の最適化を実施する。
さらに、開発した可視光に吸収を持たずに1000 nm以上の近赤外光のみを吸収できる新規な高耐熱性、高耐光性有機色素にアンカー基を導入し、先ずはヨウ素系レドックス系を用いた色素増感型太陽電池に利用し、その太陽電池特性を測定する。
適宜、評価と照らし合わせて分子軌道法による色素類の合成計画にフィードバックし、高耐熱・高耐光な赤外吸収色素類の開発と無色透明DSSCセルを達成する。

Causes of Carryover

当初予定していた分取用の中圧高速クロマトグラフィーを購入しなくても、現存の器具および装置で色素を分離精製できるたため。

  • Research Products

    (11 results)

All 2019 2018

All Journal Article (5 results) (of which Peer Reviewed: 5 results) Presentation (5 results) Book (1 results)

  • [Journal Article] Synthesis of Near-Infrared Absorbing and Fluorescing Thiophene-Fused BODIPY Dyes with Strong Electron-Donating Groups and Their Application in Dye-Sensitised Solar Cells2019

    • Author(s)
      Y. Kubota, K. Kimura, J. Jin, K. Manseki, K. Funabiki, M. Matsui
    • Journal Title

      New Journal of Chemistry

      Volume: 43 Pages: 1156-1165

    • DOI

      10.1039/C8NJ04672G

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Aromatic Fluorine-Induced One-pot Synthesis of Ring-Perfluorinated Trimethine Cyanine Dye and Its Remarkable Fluorescence Properties2019

    • Author(s)
      K. Funabiki, Y. Saito, T. Kikuchi, K. Yagi, Y. Kubota, T. Inuzuka, Y. Miwa, M. Yoshida, O. Sakurada, and S. Kutsumizu
    • Journal Title

      The Journal of Organic Chemistry

      Volume: 84 Pages: 4372-4380

    • DOI

      10.1021/acs.joc.9b00378

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Thermo- and photo-stable symmetrical benzo[cd]indolenyl-substituted heptamethine cyanine dye carrying a tetrakis(pentafluorophenyl)borate that absorbs only near-infrared light over 1000 nm2019

    • Author(s)
      K. Funabiki, R. Yanagawa, Y. Kubota, T. Inuzuka
    • Journal Title

      New Journal of Chemistry

      Volume: 43 Pages: in press

    • DOI

      10.1039/C9NJ00867E

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Novel indoline dye tetrabutylammonium carboxylates attached witha methyl group on the cyclopentane ring for dye-sensitized solar cells2018

    • Author(s)
      M. Matsui, N. Tanaka, K. Funabiki, Y. Haishima, K. Manseki, J. Jin, Y. Inoue, S.Higashijima, Y. Kubota
    • Journal Title

      Tetrahedron

      Volume: 74 Pages: 5867-5878

    • DOI

      10.1016/j.tet.2018.08.006

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Application of indoline dyes attached with strongly electron-withdrawing carboxylated indan-1,3-dione analogues linked with a hexylthiophenering to dye-sensitized solar cells2018

    • Author(s)
      M. Matsui, Y. Tsuzuki, Y. Kubota, K. Funabiki, T. Inuzuka, K. Manseki,S. Higashijima, H. Miura, H. Sato, T. Yoshida
    • Journal Title

      Tetrahedron

      Volume: 74 Pages: 3498-3506

    • DOI

      10.1016/j.tet.2018.04.077

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] オクタフルオロヘプタメチンシアニン色素の色素増感太陽電池への利用2018

    • Author(s)
      味岡将平, 窪田裕大, 船曳一正
    • Organizer
      2018年色材研究発表会
  • [Presentation] ベンゾ[cd]インドレニン部位を有するヘプタメチンシアニン色素の合成と性質2018

    • Author(s)
      梁川隆太, 窪田裕大, 船曳一正
    • Organizer
      2018年色材研究発表会
  • [Presentation] ペルフルオロ含窒素ヘテロ環を用いた蛍光色素の新規合成とその優れた特性2018

    • Author(s)
      齋藤優生・窪田裕大・船曳一正
    • Organizer
      第41回フッ素化学討論会
  • [Presentation] オクタフルオロヘプタメチンシアニン色素の合成とその特性2018

    • Author(s)
      味岡将平・窪田裕大・船曳一正
    • Organizer
      第49回中部化学関係学協会支部連合秋季大会(名古屋)
  • [Presentation] ベンゾ[cd]インドレニン部位を有するヘプタメチンシアニン色素の合成と色素増感型太陽電池への利用2018

    • Author(s)
      梁川隆太・窪田裕大・船曳一正
    • Organizer
      第49回中部化学関係学協会支部連合秋季大会(名古屋)
  • [Book] 有機フッ素化合物の最新動向2018

    • Author(s)
      船曳一正
    • Total Pages
      11
    • Publisher
      シーエムシー出版
    • ISBN
      978-4-7813-1337-5

URL: 

Published: 2019-12-27  

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