電界紡糸ナノファイバ不織布の光発電・蓄電デバイスへの応用

• 研究課題/領域番号: 23360042
• 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: ナノ材料工学
• 研究機関: 鹿児島大学
• 研究代表者: 堀江 雄二 鹿児島大学, 理工学研究科, 准教授 (50201760)
• 連携研究者: 野見山 輝明 鹿児島大学, 大学院理工学研究科, 助教 (60274859)
• 研究期間 (年度): 2011-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 14,820千円 (直接経費: 11,400千円、間接経費: 3,420千円); 2014年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円); 2013年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円); 2012年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円); 2011年度: 6,890千円 (直接経費: 5,300千円、間接経費: 1,590千円)
• キーワード: 電界紡糸法 / ナノファイバ / 不織布 / 色素増感太陽電池 / 光蓄電池 / フレキシブルデバイス / 変換効率 / 移動度

研究成果の概要

安価で環境負荷が小さく，次世代太陽電池として期待されている色素増感太陽電池や，それに蓄電機能を付加した光蓄電池のエネルギー変換効率の向上のために，電界紡糸法で作製した直径数十nmのナノファイバからなる不織布状薄膜を用いることで光励起キャリアの移動と蓄電の効率を高めることを目指した．酸化チタンベースの透明導電ナノファイバ膜を用い，さらにその表面をコーティングすることで，キャリアの移動速度を飛躍的に向上させることが出来た．また，蓄電材のナノファイバ膜によってカチオンの取込み効率を向上でき，将来的なナノファイバ不織布を用いたフレキシブル太陽電池・光蓄電池の実現に向けて基礎的な知見を得ることが出来た．

研究成果

• [雑誌論文] Charge Transfer in Photorechargeable Composite Films of TiO2 and Polyaniline (2015)
  • 著者名/発表者名: Teruaki Nomiyama, Kenichi Sasabe, Kenta Sakamoto, Yuji Horie
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: 54
  • 査読あり
• [雑誌論文] Coating Effect of Electrospun Nanofibers of Nb-doped TiO2 Mixed in Photoelectrode of Dye Sensitized Solar Cells (2014)
  • 著者名/発表者名: Yuji Horie, Makoto Deguchi, Shirong Guo, Keisuke Aoki, Teruaki Nomiyama
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: 53 号: 5S1 ページ: 05FB01-05FB01
  • DOI: 10.7567/jjap.53.05fb01
  • NAID: 210000143782
  • 査読あり
• [雑誌論文] Application of Electrospun Nb:TiO₂ Nanofibers to Dye Sensitized Solar Cells (2014)
  • 著者名/発表者名: Yuji Horie, Tomomitsu Watanabe, Makoto Deguchi, Teruaki Nomiyama
  • 雑誌名: Transactions of the Materials Research Society of Japan 巻: 39 号: 1 ページ: 19-22
  • DOI: 10.14723/tmrsj.39.19
  • NAID: 130005004283
  • ISSN: 1382-3469, 2188-1650
  • 査読あり
• [雑誌論文] High Rate Charge/Discharge Characteristics in Composite Film of Mesoporous TiO2 and Polyaniline for Photorechargeable Battery (2014)
  • 著者名/発表者名: Teruaki Nomiyama, Kenta Sakamoto, Tomohito Yoshida, Akinori Kagiyama, Yuji Horie
  • 雑誌名: MRS Proceedings 巻: 1606 ページ: 6052-6052
  • DOI: 10.1557/opl.2014.335
  • 査読あり
• [雑誌論文] Enhancement of carrier mobility by electrospun nanofibers of Nb-doped TiO2 in dye sensitized solar cells (2013)
  • 著者名/発表者名: Yuji Horie, Tomomitsu Watanabe, Makoto Deguchi, Daisuke Asakura, Teruaki Nomiyama
  • 雑誌名: Electrochimica Acta 巻: 105 ページ: 394-402
  • DOI: 10.1016/j.electacta.2013.05.037
  • 査読あり
• [雑誌論文] PLD法による電界紡糸ナノワイヤ表面コーティングの色素増感太陽電池におけるキャリア移動特性への効果 (2013)
  • 著者名/発表者名: 堀江 雄二，出口 誠，郭 世栄，青木 佳祐，野見山 輝明
  • 雑誌名: レーザー学会第449回研究会報告 巻: 449 ページ: 11-16
  • NAID: 10031193012
• [雑誌論文] 色素増感太陽電池における光励起キャリア移動特性のパルスレーザーを用いた時間分解解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 堀江 雄二
  • 雑誌名: レーザー学会第431回研究会報告 巻: 431 ページ: 7-12
  • NAID: 10031003922
• [雑誌論文] PLD法で作製したNbドープTiO_2透明導電膜の色素増感太陽電池への応用 (2011)
  • 著者名/発表者名: 仁田慎一郎
  • 雑誌名: レーザー学会第418回研究会報告 巻: RTM-11 ページ: 39-43
• [学会発表] TiO2 ナノ粒子/WO3 ナノファイバ交互積層法による光蓄電電極の作製 (2015)
  • 著者名/発表者名: 田畑寿樹, 荒川大樹, 野見山輝明, 堀江雄二
  • 学会等名: 第62回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 東海大（神奈川県平塚市）
  • 年月日: 2015-03-11 – 2015-03-14
• [学会発表] Nb:TiO2ナノファイバを含む原料液を用いた電界紡糸法の開発と色素増感太陽電池への応用 (2015)
  • 著者名/発表者名: 郭世栄, 今田慎二, 堀江雄二, 野見山輝明
  • 学会等名: 第62回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 東海大（神奈川県平塚市）
  • 年月日: 2015-03-11 – 2015-03-14
• [学会発表] 銅酸化物多孔膜とポリピロールの複合膜の構造制御と光蓄電池への応用 (2015)
  • 著者名/発表者名: 前田 大輝,野見山 輝明,堀江 雄二
  • 学会等名: 第62回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 東海大（神奈川県平塚市）
  • 年月日: 2015-03-11 – 2015-03-14
• [学会発表] 酸化グラフェンの電気化学的特性と光蓄電極の蓄電材への応用 (2014)
  • 著者名/発表者名: 松山智彦, 野見山輝明, 堀江雄二
  • 学会等名: 応用物理学会九州支部学術講演会
  • 発表場所: 大分大（大分県大分市）
  • 年月日: 2014-12-06 – 2014-12-07
• [学会発表] PLD コーティングされた Nb:TiO2 ナノファイバの色素増感太陽電池への混入効果 (2014)
  • 著者名/発表者名: 和間基起, 郭世栄, 野見山輝明, 堀江雄二
  • 学会等名: 応用物理学会九州支部学術講演会
  • 発表場所: 大分大（大分県大分市）
  • 年月日: 2014-12-06 – 2014-12-07
• [学会発表] TiO2 ナノ粒子/WO3 ナノファイバ交互積層法による光蓄電電極の作製 (2014)
  • 著者名/発表者名: 荒川大樹, 田畑寿樹, 知識洸, 野見山輝明, 堀江雄二
  • 学会等名: 応用物理学会九州支部学術講演会
  • 発表場所: 大分大（大分県大分市）
  • 年月日: 2014-12-06 – 2014-12-07
• [学会発表] Nb:TiO2緻密層の構造による色素増感太陽電池の発電特性への影響 (2014)
  • 著者名/発表者名: 堀江雄二，大坂和博，向江宏貴，郭世栄，野見山輝明
  • 学会等名: 第75回応用物理学会学術講演会（秋季）
  • 発表場所: 北海道大（北海道札幌市北区）
  • 年月日: 2014-09-17 – 2014-09-20
• [学会発表] TiO2ナノ粒子を挿入した Nb:TiO 2ナノファイバ不織布の色素増感太陽電池への応用 (2014)
  • 著者名/発表者名: 今田慎二,堀江雄二,野見山輝明,郭世栄
  • 学会等名: 第75回応用物理学会学術講演会（秋季）
  • 発表場所: 北海道大（北海道札幌市北区）
  • 年月日: 2014-09-17 – 2014-09-20
• [学会発表] 銅酸化物多孔膜の多孔度による光電気化学的特性の変化と光蓄電池への応用 (2014)
  • 著者名/発表者名: 前田大輝,野見山輝明,堀江雄二
  • 学会等名: 第75回応用物理学会学術講演会（秋季）
  • 発表場所: 北海道大（北海道札幌市北区）
  • 年月日: 2014-09-17 – 2014-09-20
• [学会発表] 酸化物半導体と導電性高分子の複合膜を用いた光で充電できる蓄電地デバイスの開発 (2014)
  • 著者名/発表者名: 野見山輝明，前田大輝，安永達也，志垣直也，堀江雄二
  • 学会等名: 第75回応用物理学会学術講演会（秋季）
  • 発表場所: 北海道大（北海道札幌市北区）
  • 年月日: 2014-09-17 – 2014-09-20
• [学会発表] 電界紡糸法で作製したセラミックスナノワイヤの光発電・蓄電デバイスへの応用 (2014)
  • 著者名/発表者名: 堀江 雄二，郭 世栄，野見山 輝明
  • 学会等名: ナノワイヤの光発電・蓄電デバイスへの応用日本セラミックス協会 第27回秋季シンポジウム
  • 発表場所: 鹿児島大（鹿児島県鹿児島市）
  • 年月日: 2014-09-09 – 2014-09-11
  • 招待講演
• [学会発表] Effect of Structure of Nb:TiO2 Dense Layer in Dye Sensitized Solar Cells (2014)
  • 著者名/発表者名: Yuji Horie, Kazuhiro Daizaka, Hiroki Mukae, Shirong Guo, Teruaki Nomiyama
  • 学会等名: The 15th IUMRS-International Conference in Asia (IUMRS-ICA 2014)
  • 発表場所: 福岡大（福岡県福岡市城南区）
  • 年月日: 2014-08-24 – 2014-08-31
• [学会発表] Application of Nonwoven Fabrics of Electrospun Nb:TiO2 Nanofibers to Dye Sensitized Solar Cells (2014)
  • 著者名/発表者名: Shirong Guo, Shinji Imada, Yuji Horie, Teruaki Nomiyama
  • 学会等名: The 15th IUMRS-International Conference in Asia (IUMRS-ICA 2014)
  • 発表場所: 福岡大（福岡県福岡市城南区）
  • 年月日: 2014-08-24 – 2014-08-31
• [学会発表] Photoelectrochemical Properties of Graphene-oxide Coated Films (2014)
  • 著者名/発表者名: Teruaki Nomiyama, Akinori Kagiyama, Yuji Horie
  • 学会等名: The 15th IUMRS-International Conference in Asia (IUMRS-ICA 2014)
  • 発表場所: 福岡大（福岡県福岡市城南区）
  • 年月日: 2014-08-24 – 2014-08-31
• [学会発表] PLDコーティングした電界紡糸ナノワイヤ不織布の光発電・蓄電デバイスへの応用 (2014)
  • 著者名/発表者名: 堀江 雄二，出口 誠，谷口 尚仁，青木 佳祐，和間 基起，野見山 輝明
  • 学会等名: レーザー学会学術講演会年次大会
  • 発表場所: 北九州国際会議場
• [学会発表] 電界紡糸 Nb:TiO2 ナノファイバ不織布の色素増感太陽電池への応用 (2014)
  • 著者名/発表者名: 郭 世栄,今田 慎二,堀江 雄二,野見山 輝明
  • 学会等名: 第61回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 青山学院大（神奈川）
• [学会発表] エレクトロスピニング法で作製したグラファイトナノワイヤシートの光蓄電デバイスへの応用 (2014)
  • 著者名/発表者名: 谷口 尚仁,平川 直樹,堀江 雄二,野見山 輝明
  • 学会等名: 第61回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 青山学院大（神奈川）
• [学会発表] 酸化グラフェン塗布膜の光電気化学的特性 (2014)
  • 著者名/発表者名: 野見山 輝明, 鍵山 明典, 堀江 雄二
  • 学会等名: 第61回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 青山学院大（神奈川）
• [学会発表] Effect of Structure of Nb:TiO2 Dense Layer in Dye Sensitized Solar Cells (2014)
  • 著者名/発表者名: Yuji Horie, Kazuhiro Daizaka, Hiroki Mukae, Shirong Guo, Teruaki Nomiyama
  • 学会等名: The 15th IUMRS-International Conference in Asia (IUMRS-ICA 2014)
  • 発表場所: 福岡大
• [学会発表] Application of Nonwoven Fabrics of Electrospun Nb:TiO2 Nanofibers to Dye Sensitized Solar Cells (2014)
  • 著者名/発表者名: Shirong Guo, Shinji Imada, Yuji Horie, Teruaki Nomiyama
  • 学会等名: The 15th IUMRS-International Conference in Asia (IUMRS-ICA 2014)
  • 発表場所: 福岡大
• [学会発表] Photoelectrochemical Properties of Graphene-oxide Coated Films (2014)
  • 著者名/発表者名: Teruaki Nomiyama, Akinori Kagiyama, Yuji Horie
  • 学会等名: The 15th IUMRS-International Conference in Asia (IUMRS-ICA 2014)
  • 発表場所: 福岡大
• [学会発表] Coating Effect of Electrospun Nanofibers of Nb-doped TiO2 Mixed in Photoelectrode of Dye Sensitized Solar Cells (2013)
  • 著者名/発表者名: Yuji Horie, Makoto Deguchi, Shirong Guo, Keisuke Aoki, Teruaki Nomiyama
  • 学会等名: 2013 JSAP-MRS Joint Symposia
  • 発表場所: 同志社大学
• [学会発表] High Rate Charge/Discharge Characteristics in Composite Film of Mesoporous TiO2 and Polyaniline for Photorechargeable Battery (2013)
  • 著者名/発表者名: Teruaki Nomiyama, Kenta Sakamoto, Tomohito Yoshida, Akinori Kagiyama, Yuji Horie
  • 学会等名: 2013 JSAP-MRS Joint Symposia
  • 発表場所: 同志社大学
• [学会発表] PLD法による電界紡糸ナノワイヤ表面コーティングの色素増感太陽電池におけるキャリア移動特性への効果 (2013)
  • 著者名/発表者名: 堀江 雄二，出口 誠，郭 世栄，青木 佳祐，野見山 輝明
  • 学会等名: レーザー学会第449回研究会
  • 発表場所: 武雄ハイツ（佐賀）
• [学会発表] Nb:TiO2柱状結晶バッファ層挿入による色素増感太陽電池の発電特性への影響 (2013)
  • 著者名/発表者名: 大坂 和博, 荒川 弘通, 向江 宏貴, 野見山 輝明, 堀江 雄二
  • 学会等名: 第74回応用物理学会学術講演会（秋季）
  • 発表場所: 同志社大学
• [学会発表] 銅酸化物の多孔膜電極の作製と光蓄電池への応用 (2013)
  • 著者名/発表者名: 吉田 智仁，野見山 輝明，堀江 雄二
  • 学会等名: 第74回応用物理学会学術講演会（秋季）
  • 発表場所: 同志社大学
• [学会発表] エレクトロスピニング法で作製したグラファイトナノワイヤシートの光蓄電デバイスへの応用 (2013)
  • 著者名/発表者名: 谷口 尚仁，平川 直樹，野見山 輝明，堀江 雄二
  • 学会等名: 応用物理学会九州支部学術講演会
  • 発表場所: 長崎大
• [学会発表] TiO2ナノ粒子/WO3ナノファイバ光蓄電池複合電極の作製 (2013)
  • 著者名/発表者名: 富永 大貴，田畑 寿樹, 荒川 大樹，野見山 輝明，堀江 雄二
  • 学会等名: 応用物理学会九州支部学術講演会
  • 発表場所: 長崎大
• [学会発表] 酸化グラフェンを用いた低温焼成による酸化チタン多孔膜の作製 (2013)
  • 著者名/発表者名: 鍵山 明典, 野見山 輝明, 堀江 雄二
  • 学会等名: 応用物理学会九州支部学術講演会
  • 発表場所: 長崎大
• [学会発表] Preparation of mesoporous CuxO film and its application to photorechargeable battery (2013)
  • 著者名/発表者名: Teruaki Nomiyama, Tomohito Yoshida, Yuji Horie
  • 学会等名: 23rd Annual Meating of MRS-J
  • 発表場所: 横浜
• [学会発表] 電界紡糸法で作製したNb:TiO_2ナノファイバの色素増感太陽電池への応用 (2012)
  • 著者名/発表者名: 出口誠
  • 学会等名: 第59回応用物理学関係連合講演会春季講演会
  • 発表場所: 早稲田大学
  • 年月日: 2012-03-15
• [学会発表] エレクトロスピニング法で作製したNb:TiO_2ナノファイバの色素増感太陽電池への応用 (2011)
  • 著者名/発表者名: 出口誠
  • 学会等名: 応用物理学会九州支部学術講演会
  • 発表場所: 鹿児島大学
  • 年月日: 2011-11-27
• [学会発表] Nb:TiO_2バッファ層挿入による色素増感太陽電池の発電特性の改善 (2011)
  • 著者名/発表者名: 大坂和博
  • 学会等名: 応用物理学会九州支部学術講演会
  • 発表場所: 鹿児島大学
  • 年月日: 2011-11-27
• [学会発表] PLD法で作製したNbドープTiO_2透明導電膜の色素増感太陽電池への応用 (2011)
  • 著者名/発表者名: 仁田慎一郎
  • 学会等名: レーザー学会第418回研究会
  • 発表場所: 熊本阿蘇ファームランド
  • 年月日: 2011-09-12
• [学会発表] 色素増感太陽電池におけるNb:TiO_2バッファ層挿入による電荷移動特性の改善 (2011)
  • 著者名/発表者名: 仁田慎一郎
  • 学会等名: 第72回応用物理学関係連合講演会秋季講演会
  • 発表場所: 山形大学
  • 年月日: 2011-09-01
• [学会発表] Application of Electrospun Nb:TiO2 Nanofibers to Dye Sensitized Solar Cells
  • 著者名/発表者名: Yuji Horie
  • 学会等名: IUMRS-International Conference on Electronic Materials (IUMRS-ICEM 2012)
  • 発表場所: パシフィコ横浜
• [学会発表] 電界紡糸 Nb:TiO2 ナノファイバの色素増感太陽電池への応用
  • 著者名/発表者名: 堀江 雄二
  • 学会等名: 第73回応用物理学会学術講演会（秋季）
  • 発表場所: 愛媛大学
• [学会発表] 色素増感太陽電池における光励起キャリア移動特性のパルスレーザーを用いた時間分解解析
  • 著者名/発表者名: 堀江 雄二
  • 学会等名: レーザー学会第431回研究会
  • 発表場所: 大分・全労済ソレイユ
• [学会発表] 電界紡糸法で作製した Nb:TiO2 ナノファイバの色素増感太陽電池への混入の効果
  • 著者名/発表者名: 郭世栄
  • 学会等名: 応用物理学会九州支部学術講演会
  • 発表場所: 佐賀大学
• [学会発表] エレクトロスピニング法で作製したWO3ナノファイバの光蓄電デバイスへの応用
  • 著者名/発表者名: 富永 大貴
  • 学会等名: 第60回応用物理学関係連合講演会 春季講演会
  • 発表場所: 神奈川工科大学
• [学会発表] エレクトロスピニング法で作製したWO3ナノファイバの光蓄電池への応用
  • 著者名/発表者名: 富永 大貴
  • 学会等名: 応用物理学会九州支部学術講演会
  • 発表場所: 佐賀大学