チタン酸化物を用いた光電変換・熱電変換ハイブリッド素子の探索

2007 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 19760026
• Research Institution: Asahikawa National College of Technology
• Principal Investigator: 篁 耕司 Asahikawa National College of Technology, 電気情報工学科, 准教授 (60369907)
• Keywords: 結晶成長 / 太陽電池 / 熱電材料 / 半導体物性 / 表面・界面物性

Research Abstract

本研究では、チタン系酸化物を用い色素増感太陽電池と温度差発電を組み合わせた光電変換・熱電変換ハイブリッド素子への可能性を探る。具体的には光照射下でTiO_2/SrTiO_3膜のゼーベック効果を観測し、TiO_2で光励起されSrTiO_3に注入された電子が熱電効果に寄与するか否かを明らかにする。平成19年度は、光電変換材料と熱電変換材料のハイブリッド化のための基礎的な実験および準備として、以下のような基礎的データを得ることができた。
RFスパッタリング装置を用いてTiO_2、SrTiO_3薄膜を作成し、X線回折装置を用いて、結晶成長条件を探った。ルチル型のTiO_2に比べて、アナターゼ型TiO_2やSrTiO_3薄膜の結晶化が難しいことが分かった。成長後アニールすることにより結晶性が改善するものも見られ今後の検討課題を得た。また、ゼーベック効果測定装置の作製を行い、SrTiO_3基板のゼーベック係数を測定することができるようになった。さらに購入した冷凍機システムの立ち上げを行い、低温下において電気伝導率の測定が行えるようになった。最後に、市販のナノサイズTiO_2を用いて、色素増感太陽電池(グレッツェル・セル)を作製し、再現性よく試料を作製できるよう様に検討を行った。ルテニウム系色素を使い製作過程を工夫すると、発電効率が昨年度の試作より一桁上昇し、数回にわたる実験で、10%程度の範囲で発電効率が一定のものを作ることができた。
これらから、結晶成長技術に課題を残したが、次年度以降再度検討し、熱電効果の測定と合わせて研究を進める。