半導体電極の光電気化学エッチングによる表面加工と太陽光エネルギー変換への応用

• Project/Area Number: 00F00313
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 外国
• Research Field: Inorganic materials/Physical properties
• Research Institution: Gifu University
• Host Researcher: 杉浦 隆 岐阜大学, 大学院・工学研究科, 助教授
• Foreign Research Fellow: ZHANG Dongshe 岐阜大学, 大学院・工学研究科, 外国人特別研究員 ; ZHANG D.-S.
• Project Period (FY): 2000 – 2002
• Project Status: Completed(Fiscal Year 2002)
• Budget Amount: ¥2,200,000 (Direct Cost : ¥2,200,000); Fiscal Year 2002 : ¥1,000,000 (Direct Cost : ¥1,000,000); Fiscal Year 2001 : ¥1,200,000 (Direct Cost : ¥1,200,000)
• Keywords: 天然色素 / 色素増感型太陽電池 / 酸化チタン / 水熱合成 / ナノポーラス / 導電性プラスチック

Research Abstract

従来の半導体ポーラス膜の作製法は450℃程度の温度での熱処理を要するため、透明基板材料を比較的高価な板ガラスに限定してしまうことも太陽電池の低コスト化を阻む要因となっている。本研究では、これを解決するために、酸化チタン微粒子とチタン塩の水性混合ペーストを基板に塗布し、これを水熱容器の気相中に設置して水蒸気による加水分解反応によってチタン塩を酸化チタンに結晶化して酸化チタン微粒子を連結するという手法を新たに考案し、それが色素増感太陽電池の新規光電極作成法として非常に有望であることを見出した。透明導電性ガラス基盤を用いた場合には、太陽光に対する変換効率は6%を越え、透明導電性PETフィルムを基盤として用いた場合にも3.6%と、フィルム型電池としては世界トップと思われる高効率を達成した。本法のいっそう大きな可能性を評価するために、透明導電性ガラス上に製膜したものを450℃にて焼成したところ、太陽光照射下で8%近い変換効率が得られ、本法の有望性が確認された。この研究結果は、Chemistry Lettersに掲載され、また続報がAdvanced Materialsに掲載可となっている。
上記の検討では色素としてポリピリジンRu金属錯体を用いたが、これも高コストになる原因となることを考えて、安全な食品添加物としても用いられる天然色素(植物、昆虫、細菌類などから抽出したもの)を安価で無害な増感剤として用いることを試みた。10数種の天然色素のほとんど全てが増感機能を示し、最良のものは代表的な合成有機色素を上回る1.6%程度の光電変換効率を達成した。この研究結果はTransactions of Materials Research Society of Japanに掲載された。

Research Products

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