2015 Fiscal Year Annual Research Report
高密度白金クラスターと酸化亜鉛多分枝ナノロッドを組み合わせた有機系太陽電池
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25410024
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| Research Institution | Josai University |
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Principal Investigator |
見附 孝一郎 城西大学, 理学部, 教授 (50190682)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 白金触媒 / 酸化亜鉛 / ナノ粒子 / ナノロッド / 色素増感太陽電池 / 発光分光 / 電力変換効率 / 有機色素 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
(1) アナターゼ型酸化チタン（TiO2）のナノ粒子を分散させたペーストを自作し、これを導電性ガラス基板に多数回塗布し焼成することで、光電変換電極上に多孔質薄膜を製作した。原料粉末の混合比、分散媒となる酸の種類、撹拌/脱泡時間などが異なる多種類のペーストを作製し、色素増感太陽電池DSSCのエネルギー変換効率ηが最大となる実験条件を追究した。酢酸の量を増やすとpHが下がり、ナノ粒子同士の融着が促進され電荷再結合速度が削減でき、VOCとFFが増加した。しかも極めて透明度の高いペーストが得られ、その品質は1週間以上保持された。最大のηはこれまでの約6.5%から大幅に改善され、7%に到達した。(2) DSSCにおけるTiO2薄膜の有力な代替品となる酸化亜鉛ZnOナノロッドやZnO-TiO2コアシェル構造体を合成した。コアシェル型の場合、1.7%以上のηが得られた。電子顕微鏡画像観測、X線蛍光分光、電気化学測定により表面形態観測、表面元素マッピング、界面インピーダンス測定を実施した。（3) TiO2に吸着した増感色素の占有軌道の軌道エネルギーと電子密度分布を観測し、電圧電流特性との相関を調べるために、固体表面を対象とした真空紫外光電子分光装置を製作した。TiO2の代わりに、伝導帯の底の位置が高い酸化ジルコニウムZrO2上に色素を吸着させ、非占有軌道からZrO2伝導帯への電子注入を禁止させることで、2光子イオン化光電子分光法でLUMO軌道を観測する。(4) 共同研究で合成したD-π-A色素から酸化物半導体ナノ結晶への電子注入速度kを色素の発光寿命から推定し、さらに色素分子の吸着状態や凝集度を調べる目的で、ピコ秒過渡発光観測装置を開発した。TiO2またはZrO2の薄膜に吸着した4種類の色素の蛍光寿命がns以下であること、全色素ともk(TiO2)＞k(ZrO2)となることを見出した。
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| Remarks |
（２）の日本語エンコードはUTF-8
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