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固溶体量子ドット配列によるエネルギー傾斜構造構築と薄膜太陽電池の高効率化

研究課題

研究課題/領域番号 16H06052
研究種目

若手研究(A)

配分区分補助金
研究分野 無機工業材料
研究機関名古屋大学

研究代表者

亀山 達矢  名古屋大学, 工学研究科, 助教 (40646759)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
26,000千円 (直接経費: 20,000千円、間接経費: 6,000千円)
2018年度: 6,240千円 (直接経費: 4,800千円、間接経費: 1,440千円)
2017年度: 6,240千円 (直接経費: 4,800千円、間接経費: 1,440千円)
2016年度: 13,520千円 (直接経費: 10,400千円、間接経費: 3,120千円)
キーワード量子ドット / 半導体ナノ粒子 / 太陽電池 / エネルギー移動 / 近赤外応答 / 配列制御 / ナノ構造制御 / 発光材料 / 固溶体 / 光エネルギー変換 / ナノ粒子 / 半導体 / 配列構造
研究成果の概要

太陽光の高効率な利用に向けて、量子ドット太陽電池の研究が活発に行われている。本研究ではZnSe-AgInSe2などの固溶体型量子ドットの組成を変化させながら、エネルギーギャップの順に積み上げた量子ドット薄膜構造を作製した。これにより、励起子を薄膜の電荷分離界面へエネルギー移動により集約し、エネルギーギャップの勾配に沿った、励起子の集約機構による太陽電池変換特性向上を目指した。このような新しいシステムを導入し、従来の量子ドット太陽電池の問題点を解決することで、量子ドット太陽電池の高い理論変換効率に近づくことが期待される。

研究成果の学術的意義や社会的意義

エネルギー問題解決に向けて、太陽光エネルギーの効率的な利用が求められている。特に、高い理論効率が期待されている量子ドット太陽電池であるが、実デバイスとしての変換効率は低く、理論効率に近づけるための検討が求められている。本研究では、これを達成するため光合成系に似たエネルギー移動による光捕集機構を、量子ドットを配列させることにより構築することとした。薄膜太陽電池にこのようなメカニズムを導入することは新しく、学術的な興味も大きい。

報告書

(4件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (18件)

すべて 2019 2018 2017 2016 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (14件) (うち国際学会 7件、 招待講演 5件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Advances in Colloidal I-III-VI<sub>2</sub>-Based Semiconductor Quantum Dots toward Tailorable Photofunctional Materials2018

    • 著者名/発表者名
      Kameyama, T
    • 雑誌名

      Electrochemistry

      巻: 86 号: 6 ページ: 291-297

    • DOI

      10.5796/electrochemistry.18-6-E2670

    • NAID

      130007504984

    • ISSN
      1344-3542, 2186-2451
    • 年月日
      2018-11-05
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Enhanced Photocatalytic Activity of Zn-Ag-In-S Semiconductor Nanocrystals with a Dumbbell-Shaped Heterostructure2018

    • 著者名/発表者名
      Tatsuya Kameyama, Seiya Koyama, Takahisa Yamamoto, Susumu Kuwabata, and Tsukasa Torimoto
    • 雑誌名

      J. Phys. Chem. C

      巻: 印刷中 号: 25 ページ: 13705-13715

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.8b00255

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Rod-Shaped Zn-Ag-In-Te Nanocrystals with Wavelength-Tunable Band-Edge Photoluminescence in the Near-IR Region2018

    • 著者名/発表者名
      Tatsuya Kameyama, Kouta Sugiura, Yujiro Ishigami, Takahisa Yamamoto, Susumu Kuwabata, Tomoki Okuhata, Naoto Tamai, and Tsukasa Torimoto
    • 雑誌名

      J. Mater. Chem. C.

      巻: 6 号: 8 ページ: 2034-2042

    • DOI

      10.1039/c7tc05624a

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 近赤外発光する新規半導体量子ドットの開発とその発光波長制御究2019

    • 著者名/発表者名
      亀山達矢
    • 学会等名
      第36回無機材料に関する最近の研究成果発表会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Photocatalytic H2 Evolution Activity of Dumbbell-shaped Nanocrystals Composed of ZnS-AgInS2 Solid Solution2018

    • 著者名/発表者名
      T. Kameyama, S. Koyama, T. Yamamoto, S. Kuwabata, T. Torimoto
    • 学会等名
      Materials Challenges in Alternative and Renewable Energy 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] ZnS-AgInS2ナノ粒子へのヘテロ接合界面導入と光触媒活性への影響2018

    • 著者名/発表者名
      亀山達矢, 小山晟也, 桑畑 進, 鳥本 司
    • 学会等名
      第37回固体・表面光化学討論会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] ZnSe-AgInSe2固溶体量子ドット積層薄膜太陽電池の光電変換特性2018

    • 著者名/発表者名
      鵜飼 元貴, 亀山 達矢, 桑畑 進, 鳥本 司
    • 学会等名
      2018年電気化学秋季大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Stacking Structure-dependent Photovoltaic Performance of Multilayer Thin Films Composed of ZnSe-AgInSe2 Solid Solution Quantum Dots2018

    • 著者名/発表者名
      Genki Ukai, Tatsuya Kameyama, Susumu Kuwabata, Tsukasa Torimoto
    • 学会等名
      10th Asian Photochemistry Conference
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Controlling Chemical Composition of Dumbbell-Shaped ZnS-AgInS2 Nanocrystals for Efficient Photocatalytic Hydrogen Evolution2018

    • 著者名/発表者名
      Tatsuya Kameyama, Seiya Koyama, Takahisa Yamamoto, Susumu Kuwabata, Tsukasa Torimoto
    • 学会等名
      10th Asian Photochemistry Conference
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Preparation of Low-Toxic Zn-Ag-In-Te Quantum Dots with Tunable Near-IR Emission Toward Optical Applications2018

    • 著者名/発表者名
      Tatsuya Kameyama, K. Sugiura, Y. Ishigami, T. Yamamoto, S. Kuwabata, T. Okuhata, N. Tamai, T. Torimoto
    • 学会等名
      The 5th Optical Manipulation Conference
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 高度な光利用を可能にする低毒性半導体量子ドットの開発2018

    • 著者名/発表者名
      亀山達矢
    • 学会等名
      電気化学会第85回大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ZnSe-AgInSe2固溶体量子ドット固定電極の集積構造制御と光電変換特性向上2018

    • 著者名/発表者名
      鵜飼元貴、亀山達矢、桑畑進、鳥本司
    • 学会等名
      電気化学会第85回大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Preparation and Photoelectrochemical Properties of Low-Toxic Ag-based Quantum Dots for Photoenergy Conversion System2018

    • 著者名/発表者名
      Tatsuya Kameyama
    • 学会等名
      Asia international symposium in CSJ
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] ZnSe-AgInSe2固溶体量子ドットの配列構造化による 励起エネルギー捕集と光電変換特性の向上2017

    • 著者名/発表者名
      鵜飼元貴、亀山達矢、桑畑進、鳥本司
    • 学会等名
      2017年電気化学秋季大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Size-Controlled Synthesis of Near-IR-Light-Emitting AgInTe2 Nanocrystals for Biological Imaging2016

    • 著者名/発表者名
      T. Kameyama, Y. Ishigami, S. Kuwabata, T. Torimoto
    • 学会等名
      220th ECS Meeting
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Photoluminescence and Photoelectrochemical Properties of ZnTe-AgInTe2 Solid Solution Nanocrystals2016

    • 著者名/発表者名
      T. Kameyama, K. Sugiura, S. Kuwabata, T. Torimoto
    • 学会等名
      PRiME 2016
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Composition Dependent Photoluminescence of ZnTe-AgInTe2 Solid Solution Nanocrystals in Near-Infrared Light Region2016

    • 著者名/発表者名
      T. Kameyama, K. Sugiura, S. Kuwabata, T. Torimoto
    • 学会等名
      IMSE 2016
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [備考] 名古屋大学鳥本研HP

    • URL

      http://www.apchem.nagoya-u.ac.jp/06-K-6/torimoto/index.html

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

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