2015 Fiscal Year Research-status Report
銅-インジウム系複合硫化物を光増感剤とした湿式型太陽電池の創成
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26420730
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| Research Institution | Osaka Institute of Technology |
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Principal Investigator |
東本 慎也 大阪工業大学, 工学部, 准教授 (70368140)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 量子ドット太陽電池 / 銅‐インジウム‐硫化物コロイド / 光電極 / カーボン電極 / 擬似太陽光 / エネルギー変換効率 / 多硫化物イオン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
研究代表者は，銅－インジウム系複合硫化物(以下，CIS)のコロイドを保護剤にメルカプト酢酸を用いて，水媒体中で室温にて合成した．それらを用いてCIS修飾二酸化チタン（CIS-TiO2）光電極，カーボン電極（対極），および多硫化物イオンをレドックスに用いて，量子ドット太陽電池を作製した．光電極の光物性，対極における多硫化物イオンの還元特性，さらに太陽電池のエネルギー変換特性の評価を行った．下記に示す幾つかの知見が得られた．
１）CISコロイドのIn/Cuの組成比を変えたところ，InがCuに対してリッチであるCISコロイド(In/Cu = 2または3)が高い光応答性を示した．
２）黒鉛電極の表面をメソポーラスなカーボンにより修飾することで，白金電極よりも高いエネルギー変換効率を示し，対極として高価な白金など貴金属を用いずに，安価な黒鉛電極で代替できることを明らかにした．
３）CIS-TiO2光電極(In/Cu = 2)を各波長で光照射した場合，800 nm付近までの可視領域の光にまで応答し，500 nmの波長の光照射において，55%のIPCEを示した．さらに，連続的イオン層吸着反応による沈着(SILAR) 法を用いて，硫化インジウムや硫化亜鉛(ZnS)を被膜したZnS/In2S3/CIS/TiO2光電極では，70%程度と高い変換効率を示した.
４）ZnS/In2S3/CIS-TiO2光電極// S2-/Sx2- //カーボン電極 のシステムを最適化することで，擬似太陽光 (AM1.5, 100 mWcm-2)の照射下で，エネルギー変換効率4.4%を達成した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
本申請では，CIS/TiO2系光電極/ S2-/Sx2- /カーボン電極 のシステムを最適化し，擬似太陽光 (AM1.5, 100 mWcm-2)の照射下で，エネルギー変換効率7%の達成を目標としている．しかしながら，現時点では，そのエネルギー変換効率の実現が達していないため。
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| Strategy for Future Research Activity |
以下に示す実験を遂行し，量子ドット太陽電池のエネルギー変換効率7%以上を達成する．
１）メルカプト酢酸以外のチオ酢酸，L-システインなど各種保護剤の種類や導入量を変化させて，CISコロイドの合成を行い，光物性を評価する．
２）上記１）で合成したCISコロイドを用いて太陽電池を作製し，IPCEおよびエネルギー変換効率を評価する．
３）太陽電池のインピーダンスを測定し，それらの結果を基にして，太陽電池の作製にフィードバックしていく．
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| Causes of Carryover |
大学から支給されている研究費を用いて、当初予定していた研究が遂行できたため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
物品の購入に充てる。
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[Book] Nanostructured Photocatalysts2016
Author(s)
S. Higashimoto, H. Yamashita, R. Abe, F. Amano, S. Hosokawa, Y. Ichihashi, T. Kamegawa, H. Kominami, K. Sayama, T. Tanaka, K. Teramura T. Toyao, A. Wan, W. Wang, S. Xiao, M. Xing
Total Pages
537 (211-225)
Publisher
Springer
