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多孔質半導体材料へのナノ薄膜コーティング法の開発と色素増感太陽電池の高効率化

研究課題

研究課題/領域番号 15550160
研究種目

基盤研究(C)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 機能材料・デバイス
研究機関静岡大学

研究代表者

昆野 昭則  静岡大学, 工学部, 助教授 (50205572)

研究期間 (年度) 2003 – 2004
研究課題ステータス 完了 (2004年度)
配分額 *注記
3,800千円 (直接経費: 3,800千円)
2004年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
2003年度: 2,700千円 (直接経費: 2,700千円)
キーワード色素増感太陽電池 / ナノ多孔質半導体 / ナノ薄膜コーティング / 電荷再結合抑制 / 酸化スズ / 酸化亜鉛
研究概要

本研究では半導体微粒子表面へのナノサイズコーティング技術の開発を行った。その結果、ZnO/SnO_2複合電極において、従来再現性に問題があったスプレー法に替わり、doctor-blade塗布法での積層法を確立し、従来法と遜色のない電池性能を得ることができた。
1.半導体微粒子表面へのナノサイズコーティング
15%SnO_2コロイド水溶液、ZnO粉末をアセチルアセトン、Toriton-X、酢酸とMarporose、水に混合し30分間超音波撹拌した。この溶液をFTOガラス上に塗布し乾燥させ、450℃で焼結した。この塗布→乾燥を繰り返し多層化を行った。この方法で作製したセルでは、多層化するにつれて光電流が上昇した。これは、膜厚が増加してもクラックや剥離を起こさず、色素吸着量を増加させることができたためである。
2.種々の酸化物半導体微粒子の組合せによる多孔質複合電極の作成
ドクターブレード法による膜の積層化法を、異なる種類の膜の積層に応用した。その結果、従来単独では光電変換効率が乏しかった酸化スズ電極でも、ZnO/SnO_2複合膜と積層することにより色素吸着量が向上し、高い光電変換効率を示すことを見出した。さらに、酸化スズ電極においてEosinY色素を吸着する際に亜鉛イオンが色素溶液に存在することで色素吸着量が大きく向上する事を新たに見いだした。
3.多孔質酸化スズ電極を用いる色素増感太陽電池の高効率化(色素吸着時の共存イオンの添加効果)
塩の添加効果の一般性を確認する目的で、様々なカチオン種、アニオン種の異なる塩についての添加効果を調べた。その結果、酢酸亜鉛などの有機酸の亜鉛塩では色素吸着量の増加分以上に開放電圧向上の効果が認められた。このことから、アニオン自体にも酸化スズ表面に吸着し、逆電子移動を抑制する働きがあるものと推測される。以上により、従来色素増感太陽電池の電極としては、低い性能しか示さなかった酸化スズ電極における、高効率化を実現することができた。

報告書

(3件)
  • 2004 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2003 実績報告書
  • 研究成果

    (21件)

すべて 2005 2004 2003 その他

すべて 雑誌論文 (14件) 図書 (3件) 文献書誌 (4件)

  • [雑誌論文] Sensitization of Nanocrystalline SnO2 Films with Indoline Dyes2005

    • 著者名/発表者名
      B.Onwona-Agyeman
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics 44・23

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Dye-sensitized solar cells with an extremely thin liquid film as the redox electron mediator2005

    • 著者名/発表者名
      G.R.A.Kumara
    • 雑誌名

      Chemistry Letters 34・4

      ページ: 572-573

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] The effect of particle size and conductivity of CuI layer on the performance of solid-state dye-sensitized photovoltaic cells2005

    • 著者名/発表者名
      A.Konno
    • 雑誌名

      Current Applied Physics 5・2

      ページ: 149-151

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Sensitization of Nanocrystalline SnO_2 Films with Indoline Dyes2005

    • 著者名/発表者名
      B.Onwona-Agyeman, S.Kaneko, A.Kumara, M.Okuya, K.Murakami, A.Konno, K.Tennakone
    • 雑誌名

      Jpn.J.Appl.Phys. 44-23

    • NAID

      10016151079

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Dye-sensitized solar cells with an extremely thin liquid film as the redox electron mediator2005

    • 著者名/発表者名
      G.R.Asoka Kumara, Shoji Kaneko, Akinori Konno, Masayuki Okuya, Kirthi Tennakone
    • 雑誌名

      Chem.Lett. 34-4

      ページ: 572-573

    • NAID

      10015515605

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] The effect of particle size and conductivity of CuI layer on the performance of solid-state dye-sensitized photovoltaic cells2005

    • 著者名/発表者名
      Akinori Konno, Tatsuya Kitagawa, Hiroaki Kida, G.R.Asoka Kumara, K.Tennakone
    • 雑誌名

      Curr.Appl.Phys. 5-2

      ページ: 149-151

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] The effect of particle size and conductivity of CuI layer on the performance of solid-state dye-sensitized photovoltaic cells2005

    • 著者名/発表者名
      A.Konno
    • 雑誌名

      Curr.Appl.Phys. 5・2

      ページ: 149-151

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Dye-sensitized solar cells with an extremely thin liquid film as the redox electron mediator2005

    • 著者名/発表者名
      G.R.A.Kumara
    • 雑誌名

      Chem.Lett. 34・4

      ページ: 572-573

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] 金属酸化物混合電極による色素増感太陽電池の高効率化2004

    • 著者名/発表者名
      昆野 昭則
    • 雑誌名

      セラミックス 39・6

      ページ: 445-449

    • NAID

      10013080789

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 実績報告書 2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Improvement of dye-sensitized solar cell performance using composite metal oxide semiconductor electrode2004

    • 著者名/発表者名
      Akinori Konno, G.R.Asoka Kumara, Shoji Kaneko, Masayuki Okuya
    • 雑誌名

      Ceramics 39-6

      ページ: 445-449

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Efficient dye-sensitized photoelectrochemical cells made from nanocrystalline tin (IV) oxide-zinc oxide composite films2003

    • 著者名/発表者名
      G.R.A.Kumara
    • 雑誌名

      Semiconductor Science and Technology 18・2

      ページ: 312-318

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] CuIを用いる全固体型色素増感太陽電池2003

    • 著者名/発表者名
      昆野 昭則
    • 雑誌名

      機能材料 23・6

      ページ: 26-33

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Efficient dye-sensitized photoelectrochemical cells made from nanocrystalline tin(IV) oxide-zinc oxide composite films2003

    • 著者名/発表者名
      G.R.R.A.Kumara, K.Tennakone, I.R.M.Kottegoda, P.K.M.Bandaranayake, A.Konno, M.Okuya, S.Kaneko, K.Murakami
    • 雑誌名

      Semicond.Sci.Technol. 18

      ページ: 312-318

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Dye-sensitized solid-state solar cell using copper iodide2003

    • 著者名/発表者名
      Akinori Konno, G.R.Asoka Kumara, Shoji Kaneko, Masayuki Okuya
    • 雑誌名

      Kino Zairyo 23-6

      ページ: 26-33

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [図書] 新しい有機太陽電池のオールプラスチック化への課題と対応策2004

    • 著者名/発表者名
      技術情報協会 編
    • 総ページ数
      239
    • 出版者
      技術情報協会
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [図書] Problem and Solution for making plastic organic solar cells2004

    • 著者名/発表者名
      Gijutsu Joho Kyokai, ed.
    • 総ページ数
      239
    • 出版者
      Gijutsu Joho Kyokai
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [図書] 新しい有機太陽電池のオールプラスチック化への課題と対応策2004

    • 著者名/発表者名
      技術情報協会編
    • 総ページ数
      239
    • 出版者
      技術情報協会
    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [文献書誌] G.R.R.A.Kumara: "Efficient dye-sensitized photoelectrochemical cells made from nanocrystalline tin(IV) oxide-zinc oxide composite films"Semiconductor Science and Technology. 18・2. 312-318 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] 昆野 昭則: "CuIを用いる全固体型色素増感太陽電池"機能材料. 23・6. 26-33 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] 昆野 昭則: "擬固体色素増感太陽電池"太陽エネルギー. 29・4. 18-23 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] 昆野 昭則(分担): "色素増感型太陽電池の開発技術"技術教育出版社. 229 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書

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公開日: 2003-04-01   更新日: 2016-04-21  

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