Type-Ⅰ/Type-Ⅱハイブリッド型光増感色素を用いた色素増感太陽電池の開発

• 研究課題/領域番号: 15H03859
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 有機・ハイブリッド材料
• 研究機関: 広島大学
• 研究代表者: 大山 陽介 広島大学, 工学研究科, 教授 (60403581)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 17,680千円 (直接経費: 13,600千円、間接経費: 4,080千円); 2017年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円); 2016年度: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円); 2015年度: 9,620千円 (直接経費: 7,400千円、間接経費: 2,220千円)
• キーワード: 機能性色素 / 光電変換 / 太陽電池 / 光物性 / 色素増感 / 有機工業化学

研究成果の概要

本研究では、酸化チタン電極のブレンステッド酸点とルイス酸点の両方を被覆することができる光増感色素を創製し、広範囲の太陽光を捕集する高効率な色素増感太陽電池(DSSC)の開発を目的として、高い電子注入特性を有するType-I型ピリジル系D-π-A色素骨格と広範囲かつ高い太陽光捕集特性を有するType-II型カテコール系D-π-Cat色素骨格を融合させたType-I/Type-IIハイブリッド型D-π-A光増感色素を分子設計・合成することに成功した。開発した本色素を用いてType-I/Type-IIハイブリッド型DSSCを作製し、電子注入メカニズムと光電変換特性を解明することができた。

研究成果

• [雑誌論文] 微量水分検出・定量化用蛍光性センサー (2018)
  • 著者名/発表者名: 大山陽介
  • 雑誌名: 色材協会誌 巻: 91 号: 1 ページ: 17-23
  • DOI: 10.4011/shikizai.91.17
  • NAID: 130006321905
  • ISSN: 0010-180X, 1883-2199
  • 査読あり
• [雑誌論文] Aggregation-induced emission (AIE) characteristic of water-soluble tetraphenylethene (TPE) bearing four sulfonate salts (2017)
  • 著者名/発表者名: Y. Ooyama, M. Sugino, T. Enoki, K. Yamamoto, N. Tsunoji and J. Ohshita
  • 雑誌名: New J. Chem. 巻: 47 号: 12 ページ: 4747-4749
  • DOI: 10.1039/c7nj00532f
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development of dual-fluorescence emission sensor based on PET (photo-induced electron transfer) and AIEE (aggregation-induced emission enhancement) for detection of water (2017)
  • 著者名/発表者名: Y. Ooyama,R. Nomura, T. Enoki, R. Sagisaka, N. Tsunoji and J. Ohshita
  • 雑誌名: ChemistrySelect 巻: 2 号: 26 ページ: 7765-7770
  • DOI: 10.1002/slct.201701216
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synthesis and optical and electrochemical properties of phenanthrodithiophene (fused-bibenzo[c]thiophene) derivative (2017)
  • 著者名/発表者名: Y. Ooyama, T. Enoki, S. Aoyama, and J. Ohshita
  • 雑誌名: Org. Biomol. Chem. 巻: 15 号: 35 ページ: 7302-7307
  • DOI: 10.1039/c7ob01695f
  • 査読あり
• [雑誌論文] Photovoltaic performances of type-II dye-sensitized solar cells based on catechol dye sensitizers: suppression of back-electron transfer by PET (Photo-induced Electron Transfer) (2017)
  • 著者名/発表者名: Y. Ooyama, K. Yamaji and J. Ohshita
  • 雑誌名: Mater. Chem. Front. 巻: 1 号: 11 ページ: 2243-2255
  • DOI: 10.1039/c7qm00211d
  • 査読あり
• [雑誌論文] Expression of fluorescence property by self-PET (photo-induced electron transfer) suppression both in solution and in the solid state (2017)
  • 著者名/発表者名: Y. Ooyama, M. Sugino and J. Ohshita
  • 雑誌名: New J. Chem. 巻: 41 号: 22 ページ: 13215-13218
  • DOI: 10.1039/c7nj02930f
  • 査読あり
• [雑誌論文] Singlet oxygen generation property of inclusion complex of cyclic free-base porphyrin dimer and fullerene C60 (2017)
  • 著者名/発表者名: Y. Ooyama, T. Enoki, J. Ohshita, T. Kamimura, S. Ozako, T. Koide, and F. Tani
  • 雑誌名: RSC Adv. 巻: 7 号: 30 ページ: 18690-18695
  • DOI: 10.1039/c7ra02699d
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Synthesis, optical and electrochemical properties, and photovoltaic performance of panchromatic and near-infrared (D)2-π-A type BODIPY dye with pyridyl group or cyanoacrylic acid (2017)
  • 著者名/発表者名: Y. Ooyama, M. Kanda, T. Enoki, Y. Adachi and J. Ohshita
  • 雑誌名: RSC Adv. 巻: 7 号: 22 ページ: 13072-13081
  • DOI: 10.1039/c7ra00799j
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Synthesis, and optical and electrochemical properties of julolidine-structured pyrido[3,4-b]indole dye (2017)
  • 著者名/発表者名: T. Enoki, K. Matsuo, J. Ohshita, and Y. Ooyama
  • 雑誌名: Phys. Chem. Chem. phys. 巻: 19 号: 5 ページ: 3565-3574
  • DOI: 10.1039/c6cp08573c
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Impacts of molecular structure and adsorption mode of D-π-A dye sensitizers with pyridyl group for dye-sensitized solar cells on adsorption equilibrium constant for dye-adsorption to TiO2 surface (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Ooyama, N. Yamaguchi, J. Ohshita and Y. Harima
  • 雑誌名: Phys. Chem. Chem. phys. 巻: 18 号: 48 ページ: 32992-32998
  • DOI: 10.1039/c6cp07386g
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Development of Type-I/Type-II hybrid dye sensitizer with both pyridyl group and catechol unit as anchoring group for Type-I/Type-II dye-sensitized solar cell (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Ooyama, K. Furue, T. Enoki, Y. Adachi, M. Kanda, and J. Ohshita
  • 雑誌名: Phys. Chem. Chem. phys. 巻: 18 号: 44 ページ: 30662-30676
  • DOI: 10.1039/c6cp06513a
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] アジン環を電子求引性吸着基として有するD-π-A光増感色素の開発と色素増感太陽電池特性 (2016)
  • 著者名/発表者名: 大山陽介、大下浄治
  • 雑誌名: 有機合成化学協会誌 巻: 74 ページ: 760-780
  • NAID: 130005261247
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Dye-sensitized solar cell based on inclusion complex of cyclic porphyrin dimer bearing four 4-pyridyl groups and fullerene C60 (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Ooyama, K. Uenaka, T. Kamimura, S. Ozako, M. Kanda, T. Koide, and F. Tani
  • 雑誌名: RSC Adv. 巻: 6 号: 20 ページ: 16150-16158
  • DOI: 10.1039/c6ra01131d
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Development of D-π-A pyrazinium photosensitizer possessing singlet oxygen generation; RSC Adv., 2016, 6, 5428-5435. (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Ooyama, T. Enoki, and J. Ohshita
  • 雑誌名: RSC Adv. 巻: 6 号: 7 ページ: 5428-5435
  • DOI: 10.1039/c5ra26647e
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Substituent effect in catechol dye sensitizers on photovoltaic performances of type-II dye-sensitized solar cells (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Ooyama, M. Kanda, K. Uenaka, and J. Ohshita
  • 雑誌名: ChemPhysChem 巻: 16 号: 14 ページ: 3049-3057
  • DOI: 10.1002/cphc.201500419
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Development of D-π-A dye with (pyridiniumyl)alkanesulfonate as electron-withdrawing anchoring group for dye-sensitized solar cell (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Ooyama, T. Sato, T. Enoki, and J. Ohshita
  • 雑誌名: Dyes Pigm. 巻: 123 ページ: 349-354
  • DOI: 10.1016/j.dyepig.2015.08.012
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] A new co-sensitization method employing D-π-A dye with pyridyl group and D-π-Cat dye with catechol unit for dye-sensitized solar cells (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Ooyama, K. Uenaka, M. Kanda, T. Yamada, N. Shibayama, and J. Ohshita
  • 雑誌名: Dyes Pigm. 巻: 122 ページ: 40-45
  • DOI: 10.1016/j.dyepig.2015.06.009
• [学会発表] 水分検出・定量・可視化用蛍光性センサーの創製 (2018)
  • 著者名/発表者名: 大山陽介
  • 学会等名: 日本化学会第98春季年会 特別企画
  • 招待講演
• [学会発表] 機能性色素のレドックス制御とオプトエレクトロニクスデバイスへの展開 (2017)
  • 著者名/発表者名: 大山陽介
  • 学会等名: 日本化学会 第97春季年会
  • 発表場所: 慶応義塾大学
  • 年月日: 2017-03-16
  • 招待講演
• [学会発表] Type-II色素増感太陽電池の光電変換特性の向上を目指して (2017)
  • 著者名/発表者名: 大山陽介
  • 学会等名: 2017年日本化学会中国四国支部大会 若手セッション
• [学会発表] 光誘起電子移動特性と凝集誘起発光特性に基づいた蛍光性水センサー (2017)
  • 著者名/発表者名: 大山陽介
  • 学会等名: 第66回高分子討論会
• [学会発表] 新規機能性色素材料：デバイス、医療、センサー用まで (2017)
  • 著者名/発表者名: 大山陽介
  • 学会等名: イノベーション・ジャパン2017-大学見本市
• [学会発表] Fluorescence PET (Photo-induced Electron Transfer) Sensors for Water Based on Anthracene-Phenylboronic Acid Ester (2017)
  • 著者名/発表者名: Yousuke Ooyama
  • 学会等名: Collaborative Conference on Materials Research (CCMR) 2017
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 新規機能性色素材料の創製：デバイスから医療用まで (2017)
  • 著者名/発表者名: 大山陽介
  • 学会等名: JST新技術説明会
• [学会発表] エネルギー変換・環境・医療用色素設計の新展開 (2016)
  • 著者名/発表者名: 大山陽介
  • 学会等名: 中部化学関係学協会支部連合秋季大会
  • 発表場所: 豊橋技術科学大学
  • 年月日: 2016-11-05
  • 招待講演
• [学会発表] Photovoltaic Performance of Dye-Sensitized Solar Cells Based on Diphenylamino-Carbazole Substituted BODIPY Dyes (2016)
  • 著者名/発表者名: Yousuke Ooyama
  • 学会等名: Collaborative Conference on 3D & Materials Research (CC3DMR) 2016
  • 発表場所: Incheon/Seoul, South Korea
  • 年月日: 2016-06-20
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Molecular design and synthesis of D-π-A dye sensitizers with pyridyl group for high-performance dye-sensitized solar cells (2015)
  • 著者名/発表者名: Yousuke Ooyama
  • 学会等名: The 2015 International Chemical Congress of Pacific Basin Societies (PACIFICHEM 2015)
  • 発表場所: Hawaii, USA
  • 年月日: 2015-12-17
  • 国際学会
• [学会発表] Development of Type-I and Type-II Dye Sensitizers with Two Anchoring Groups for Dye-Sensitized Solar Cells (2015)
  • 著者名/発表者名: Kensuke Furue, Yousuke Ooyama, and Joji Ohshita
  • 学会等名: The 13th International Kyoto Conference on New Aspects of Organic Chemistry
  • 発表場所: Kyoto, Japan
  • 年月日: 2015-11-11
  • 国際学会
• [学会発表] Type-II Dye-Sensitized Solar Cells Based on D-π-Catechol Dye Sensitizers (2015)
  • 著者名/発表者名: Yousuke Ooyama
  • 学会等名: The 13th International Kyoto Conference on New Aspects of Organic Chemistry
  • 発表場所: Kyoto, Japan
  • 年月日: 2015-11-10
  • 国際学会
• [学会発表] Molecular Design and Synthesis of D-π-A Photosensitizers with Pyridyl Group for Dye-Sensitized Solar Cells (2015)
  • 著者名/発表者名: Yousuke Ooyama
  • 学会等名: The Seventh East Asia Symposium on Functional Dyes and Advanced Materials (EAS7)
  • 発表場所: Osaka Prefecture University, Sakai, Osaka, Japan
  • 年月日: 2015-09-04
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Influences of Anchoring Groups for D-(π-A)2 Dyes on Photovoltaic Performances of Dye Sensitized Solar Cells (2015)
  • 著者名/発表者名: Kensuke Furue, Yousuke Ooyama, and Joji Ohshita
  • 学会等名: The Seventh East Asia Symposium on Functional Dyes and Advanced Materials (EAS7)
  • 発表場所: Osaka Prefecture University, Sakai, Osaka, Japan
  • 年月日: 2015-09-02
  • 国際学会
• [図書] 機能性色素の新規合成・実用化動向：実用化動向編 第3章 光線力学的療法用色素の開発 (2016)
  • 著者名/発表者名: 大山陽介、榎 俊昭
  • 総ページ数: 23
  • 出版者: シーエムシー出版
• [備考] 広島大学 大学院工学研究科 応用化学専攻 材料物性化学研究室
  • URL: http://ooyama-lab.hiroshima-u.ac.jp/hp/Ooyama_Group-Home.html
• [備考] 広島大学大学院工学研究科 応用化学専攻 有機材料化学研究室
  • URL: http://home.hiroshima-u.ac.jp/orgmtrls/Ohshita_Group/Ohshita_Group-Home.html
• [備考] 広島大学大学院工学研究院 応用化学専攻 有機材料化学研究室
  • URL: http://home.hiroshima-u.ac.jp/orgmtrls/Ohshita_Group/Ohshita_Group-Home.html