2014 Fiscal Year Annual Research Report
ＴｉＯ２系透明電極／ＴｉＯ２ナノロッド全酸化チタン電極：色素増感太陽電池への応用
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24550216
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| Research Institution | Chubu University |
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Principal Investigator |
山田 直臣 中部大学, 工学部, 准教授 (50398575)
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2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | TiO2ナノロッド / 色素増感型太陽電池 / NbドープTiO2透明導電膜 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、NbドープTiO2（TNO）透明電極上へTiO2ナノロッド群を成長させて色素増感型太陽電池（DSSC）用の全酸化チタン光電極を実現することである。本研究では、（１）チタニウムブトキシドを原料に用いた水熱合成法と（２）塩化チタンの加水分解を用いた2段階成長法の2つによってTiO2ナノロッド群を成長させることに取組んだ。
（１）の方法では、a軸配向した単結晶のルチル型TiO2ナノロッド群（R-TiO2-NRs）が成長し，（２）では、多結晶のアナターゼ型TiO2ナノロッド群（A-TiO2-NRs）が成長することがわかった。
R-TiO2-NRs/TNO光電極をDSSCに用いた場合には、太陽電池として動作するものの，その変換効率はたかだか0.53%（短絡電流密度 Jsc = 1.78 mA cm-2，開放電圧Voc = 0.65 V，曲線因子 FF = 0.49）しか得られなかったが， A-TiO2-NRs/TNO光電極を用いた場合には，Jscが約2倍に向上し，変換効率が1.18%（Jsc = 3.19 mA cm-2，Voc = 0.75 V，FF = 0.49）まで向上した。A-TiO2-NRsで大きなJscが得られた理由は，ルチル型に比べてアナターゼ型は電子の移動度が大きいことが原因であると推察される。
最終年度には、A-TiO2-NRs/TNO光電極の作製パラメータの最適化を実施した。その結果，A-TiO2-NRsの均一化，表面処理により，変換効率を3.5%（Jsc = 9.25 mA cm-2，Voc = 0.73 V，FF = 0.53）まで高められた。a軸配向したA-TiO2-NRsを成長させることもできた。しかし，NRの径が太く，十分な表面積が得られなかったため，DSSC化した時に高い変換効率を得ることができなかった。径の細いa軸配向したA-TiO2-NRsが作製できれば，より一層の高効率化が期待できる。
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