Development of dye sensitized solar cells using ZnO by nanostructure control based on self template method

2009 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20710093
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Nanomaterials/Nanobioscience
• Research Institution: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
• Principal Investigator: HOSONO Eiji National Institute of Advanced Industrial Science and Technology, エネルギー技術研究部門, 研究員 (80462852)
• Project Period (FY): 2008 – 2009
• Keywords: 自己テンプレート法 / ZnO / 色素増感型太陽電池 / ナノ構造

Research Abstract

本研究では、ZnOのナノ構造を制御し、色素増感型太陽電池用の電極として適した構造を作製することで、変換効率の向上を目指した。ナノ構造制御の手法として自己テンプレート法を用いたナノ構造制御を行うことが大きな特徴である。自己テンプレート法とは、ナノ構造体形成物質として、金属有機塩の豊富な種類と多様な分子性結晶構造に注目し、金属塩を析出させ、その結晶構造に由来するナノ構造制御を行い、これを熱処理することによって金属塩の構造を維持したナノ結晶多孔質酸化物を得る手法である。この手法により、ZnOナノ構造体を作製した。自己テンプレート法によって得られた多孔質膜を用いた色素増感型太陽電池により、TiO_2にはまだ及ばないが、ZnOを用いた太陽電池としては比較的高い変換効率を達成している。今後、さらなるナノ構造制御を進めると共に、色素、電解液等の研究と合わせることで、変換効率の向上が期待される。

Research Products

• [Journal Article] TiO2- and ZnO-based solar cells using a chlorophyll a derivative sensitizer for light-harvesting and energy conversion, Journal of Photochemistry and Photobiology A (2009)
  • Author(s): Xiao-Feng Wang, Osamu Kitao, Eiji Hosono, Haoshen Zhou, Shin-ichi Sasaki, Hitoshi Tamiaki
  • Journal Title: Chemistry 210 Pages: 145-152
• [Journal Article] Metal-free organic dye sensitized solar cell based on perpendicular zinc oxide nanosheet thick films with high conversion efficiency (2008)
  • Author(s): Eiji Hosono, Yosuke Mitsui, Haoshen Zhou
  • Journal Title: Dalton Transactions 40 Pages: 5439-5441
• [Presentation] 化学溶液析出法によるZn_5(OH)_8(CH_3COO)(C_8F_<15>OO)・2H_2Oナノシート膜の作製 (2010)
  • Author(s): 細野英司、齋藤達也、松田弘文、藤原忍、市原正樹、周豪慎
  • Organizer: 日本セラミックス協会2010年会
  • Place of Presentation: 東京農工大学(小金井キャンパス)
  • Year and Date: 2010-03-23
• [Presentation] 化学溶液析出法による配向性ナノシート膜の作製 (2010)
  • Author(s): 細野英司、松田弘文、藤原忍、市原正樹、周豪慎
  • Organizer: 第48回セラミックス基礎科学討論会
  • Place of Presentation: 沖縄コンベンションセンター
  • Year and Date: 2010-01-12
• [Presentation] クロロフィル増感太陽電池 (2009)
  • Author(s): Wang Xiao Feng, 北尾修, 細野英司, 周豪慎, 民秋均, 佐々木真一
  • Organizer: 電気化学会第76回大会
  • Place of Presentation: 京都大学吉田キャンパス
  • Year and Date: 2009-03-29
• [Presentation] High Efficiency Dye-Sensitized Solar Cells by Metal-Free Organic Dye and Perpendicular ZnO Nanosheet Thick Film (2008)
  • Author(s): Eiji Hosono, Yosuke Mitsui, Haoshen Zhou
  • Organizer: 17th International Conference on Photochemical Conversion and Storage of Solar Energy
  • Place of Presentation: Sydney
  • Year and Date: 2008-07-28