時間分解分光測定による光電変換界面上の吸着色素の新規評価手法の確立

• 研究課題/領域番号: 15K17879
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 分析化学
• 研究機関: 東邦大学 (2016); 中央大学 (2015)
• 研究代表者: 桑原 彰太 東邦大学, 理学部, 講師 (10612658)
• 研究協力者: 片山 建二 ; 細川 亮 ; 西村 泰成 ; 山口 光稀
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円); 2016年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2015年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
• キーワード: 色素増感太陽電池 / 光電変換効率 / 界面 / ダイナミクス / 時間分解分光測定 / ラマン散乱 / 過渡格子法 / 過渡吸収法 / 相界面のダイナミクス

研究成果の概要

吸収及び屈折率の時間変化を追跡できる時間分解分光測定を用いることで、光電変換時の色素増感太陽電池の酸化チタン/色素/電解液界面で起きるダイナミクスが観察でき、色素の種類と吸着状態、電解液中のイオンの種類に依存した過渡吸収スペクトルのシフトと時間依存性を明らかにすることに成功した。また、金ナノ粒子を界面に塗布することにより、色素の構造に由来するラマン散乱スペクトルを高い信号強度で得ることに成功した。

研究成果

• [雑誌論文] Specific interaction between dyes and ions in dye-sensitized solar cells (2017)
  • 著者名/発表者名: Ryo Hosokawa, Shota Kuwahara, Kenji Katayama
  • 雑誌名: Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry 巻: 334 ページ: 107-112
  • DOI: 10.1016/j.jphotochem.2016.11.004
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Investigation of Photoexcited Carrier Dynamics in Hematite and the Effect of Surface Modifications by an Advanced Transient Grating Technique (2017)
  • 著者名/発表者名: Woon Yong Sohn, Shota Kuwahara, James E. Thorne, Dunwei Wang, Kenji Katayama
  • 雑誌名: ACS Omega 巻: 2 号: 3 ページ: 1031-1035
  • DOI: 10.1021/acsomega.7b00021
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Distinction of electron pathways at titanium oxide/liquid interfaces in photocatalytic processes and co-catalyst effects (2016)
  • 著者名/発表者名: Shota Kuwahara, Kenji Katayama
  • 雑誌名: Physical Chemistry, Chemical Physics 巻: 18 号: 36 ページ: 25271-25276
  • DOI: 10.1039/c6cp04016k
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [学会発表] Distinction between reactive and non-reactive trap states in photocatalytic reactions revealed by transient grating technique (2016)
  • 著者名/発表者名: Kenji Katayama, Shota Kuwahara
  • 学会等名: 9th Asian Photochemistry Conference
  • 発表場所: Singapore, Singapore
  • 年月日: 2016-12-06
  • 国際学会
• [学会発表] Investigation on Aging Effect for Ruthenium-dye Sensitized Solar Cells with TEMPO Redox Electrolyte (2016)
  • 著者名/発表者名: Taisei Nisimura, Shota Kuwahara, Kenji Katayama
  • 学会等名: 9th Asian Photochemistry Conference
  • 発表場所: Singapore, Singapore
  • 年月日: 2016-12-06
  • 国際学会
• [学会発表] Investigation on a Mechanism of TiO2 Surface Treatment for Solid-state Dye Sensitized Solar Cells (2016)
  • 著者名/発表者名: Miki Yamaguchi, Shota Kuwahara, Qing Shen, Toyoda Toyoda, Kenji Katayama
  • 学会等名: 9th Asian Photochemistry Conference
  • 発表場所: Singapore, Singapore
  • 年月日: 2016-12-06
  • 国際学会
• [学会発表] Distinction between reactive and non-reactive trap states in photocatalytic reactions revealed by transient grating technique (2016)
  • 著者名/発表者名: Shota Kuwahara, Kenji Katayama
  • 学会等名: 2016年光化学討論会
  • 発表場所: 東京大学駒場第一キャンパス（東京都目黒区）
  • 年月日: 2016-09-06
• [学会発表] Distinction between reactive and non-reactive trap states in photocatalytic reactions revealed by transient grating technique (2016)
  • 著者名/発表者名: Kenji Katayama, Shota Kuwahara
  • 学会等名: SPIE Nanoscience + Engineering, "Physical Chemistry of Interfaces and Nanomaterials XV"
  • 発表場所: San Diego, USA
  • 年月日: 2016-08-29
  • 国際学会
• [学会発表] Distinction between reactive and non-reactive trap states in photocatalytic reactions revealed by transient grating technique (2016)
  • 著者名/発表者名: Kenji Katayama, Shota Kuwahara
  • 学会等名: 32nd Symposium on Chemical Kinetics and Dynamics
  • 発表場所: 大宮ソニックシティ（埼玉県さいたま市）
  • 年月日: 2016-06-02
  • 国際学会
• [学会発表] 過渡格子法を用いたTiO2薄膜上の光触媒反応及び助触媒効果の評価 (2016)
  • 著者名/発表者名: 桑原彰太、片山建二
  • 学会等名: 日本化学会第96春季年会
  • 発表場所: 同志社大学京田辺キャンパス, 京都
  • 年月日: 2016-03-25
• [学会発表] 固体型色素増感太陽電池のホール輸送層界面におけるキャリア移動過程の解明 (2016)
  • 著者名/発表者名: 山口光稀、桑原彰太、沈青、豊田太郎、片山建二
  • 学会等名: 日本化学会第96春季年会
  • 発表場所: 同志社大学京田辺キャンパス, 京都
  • 年月日: 2016-03-25
• [学会発表] ニトロキシラジカル電解液を用いた色素増感太陽電池のキャリア移動過程の観測 (2016)
  • 著者名/発表者名: 西村泰成、桑原彰太、沈青、豊田太郎、片山建二
  • 学会等名: 日本化学会第96春季年会
  • 発表場所: 同志社大学京田辺キャンパス, 京都
  • 年月日: 2016-03-25
• [学会発表] In-situ evaluation of photocatalytic carriers on TiO2/liquid interface with the transient grating method (2015)
  • 著者名/発表者名: Shota Kuwahara, Kenji Katayama
  • 学会等名: The international chemical congress of pacific basin society 2015
  • 発表場所: Honolulu, USA
  • 年月日: 2015-12-17
  • 国際学会
• [学会発表] Investigation on dye-ion interactions in dye-sensitized solar cells using transient absorption spectra (2015)
  • 著者名/発表者名: Ryo Hosokawa, Shota Kuwahara, Qing Shen, Taro Toyoda, Kenji Katayama
  • 学会等名: The international chemical congress of pacific basin society 2015
  • 発表場所: Honolulu, USA
  • 年月日: 2015-12-17
  • 国際学会
• [学会発表] 過渡吸収スペクトルによる色素増感太陽電池の色素-イオン種間の相互作用の観測 (2015)
  • 著者名/発表者名: 細川亮、桑原彰太、沈青、豊田太郎、片山建二
  • 学会等名: 日本分析化学会第64年会
  • 発表場所: 九州大学伊都キャンパス, 福岡
  • 年月日: 2015-09-10
• [学会発表] 過渡格子法を用いた光触媒反応における助触媒効果の評価 (2015)
  • 著者名/発表者名: 桑原彰太、片山建二
  • 学会等名: 日本分析化学会第64年会
  • 発表場所: 九州大学伊都キャンパス, 福岡
  • 年月日: 2015-09-09
• [学会発表] The effect of adsorbed dyes on carrier dynamics in dye-sensitized solar cell (2015)
  • 著者名/発表者名: Shota Kuwahara, Keita Omata, Ryo Hosokawa, Taisei Nishimura, Qing Shen, Taro Toyoda, Kenji Katayama
  • 学会等名: RSC Tokyo International Conference 2015
  • 発表場所: 幕張メッセ, 千葉
  • 年月日: 2015-09-04
  • 国際学会
• [学会発表] Dye-Iodide Interaction in Dye-Sensitized Solar Cells via Microsecond to Millisecond Transient Absorption Spectroscopy (2015)
  • 著者名/発表者名: Ryo Hosokawa, Shota Kuwahara, Qing Shen, Taro Toyoda, Kenji Katayama
  • 学会等名: 27th International Conference on Photochemistry
  • 発表場所: Jeju, Korea
  • 年月日: 2015-06-30
  • 国際学会
• [備考] 中央大学理工学部応用化学科 分光システム研究室
  • URL: http://www.chem.chuo-u.ac.jp/~spec/index.htm
• [備考] 東邦大学理学部化学科 物性化学教室
  • URL: http://nano.chem.sci.toho-u.ac.jp/~lab/nanochem/index.html