色素増感太陽電池の高効率化を指向した色素分子間距離の評価

• 研究課題/領域番号: 25410202
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: エネルギー関連化学
• 研究機関: 広島大学
• 研究代表者: 駒口 健治 広島大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (80291483)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円); 2015年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2014年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2013年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
• キーワード: 色素増感太陽電池 / 色素凝集 / スピンプローブ色素 / 電子スピン共鳴法 / 最隣接平均分子間距離 / スピンプローブ有機色素 / 凝集

研究成果の概要

本研究では、電子スピン共鳴（ESR）用スピンプローブと光増感の両機能を有するニトロキシドラジカル導入有機色素を新規に合成し、各種条件下で酸化チタン（TiO2）上に吸着した色素分子の最隣接平均分子間距離をESR法で決定することにより、分子レベルで凝集状態を解明した。色素は、単独吸着のときTiO2上で島状に凝集して吸着し、分散剤であるケノデオキシコール酸と共吸着したとき均一に分散して吸着することを明らかにした。さらに、ESR測定と同じ色素吸着TiO2膜を用いて色素増感太陽電池を組み立て、色素間距離と短絡電流および開放光起電圧との関係を調査し、色素凝集と光電変換特性との関係を明らかにした。

研究成果

• [雑誌論文] Dye-sensitized solar cells based on D-π-A fluorescent dyes with two pyridyl groups as electron-withdrawing-injecting anchoring group (2013)
  • 著者名/発表者名: Yousuke Ooyama, Naoya Yamaguchi, Ichiro Imae, Kenji Komaguchi, Joji Ohshita, and, Yutaka Harima
  • 雑誌名: Chemical Communications 巻: 49 号: 25 ページ: 2548-2550
  • DOI: 10.1039/c3cc40498f
  • 査読あり
• [雑誌論文] Lewis-Acid sites of TiO2 surface for adsorption of organic dye having pyridyl group as anchoring unit (2013)
  • 著者名/発表者名: Harima, Yutaka; Fujita, Takuya; Kano, Yuta; Imae, Ichiro; Komaguchi, Kenji; Ooyama, Yousuke; Ohshita, Joji
  • 雑誌名: Journal of Physical Chemistry C 巻: 117 号: 32 ページ: 16364-16370
  • DOI: 10.1021/jp405835y
  • 査読あり
• [学会発表] 色素の凝集評価と色素増感太陽電池の光電変換特性に及ぼす凝集の影響性 (2015)
  • 著者名/発表者名: 駒口健治、木下雄介、本田純大、矢野雅人、今榮一郎、大山陽介、播磨裕裕
  • 学会等名: 第54回電子スピンサイエンス学会
  • 発表場所: 新潟市
  • 年月日: 2015-11-02
• [学会発表] スピンプローブESR法による有機色素の凝集評価とDSSC光電変換特性 (2015)
  • 著者名/発表者名: 駒口 健治、木下 雄介、本田 純大、矢野 雅人、今栄 一郎、播磨 裕
  • 学会等名: 日本化学会第95春季年会
  • 発表場所: 船橋市
  • 年月日: 2015-03-26 – 2015-03-29
• [学会発表] 異なるチタニア酸点への共吸着を利用した色素増感太陽電池 (2015)
  • 著者名/発表者名: 藤田 卓也、今栄 一郎、大山 陽介、駒口 健治、播磨 裕
  • 学会等名: 日本化学会第95春季年会
  • 発表場所: 船橋市
  • 年月日: 2015-03-26 – 2015-03-29
• [学会発表] 新規スピンプローブ有機色素の凝集評価と色素増感太陽電池の光電変換特性 (2014)
  • 著者名/発表者名: 本田純大、木下雄介、駒口健治、今栄一郎、播磨裕
  • 学会等名: 2014年日本化学会中国四国支部大会
  • 発表場所: 山口市
  • 年月日: 2014-11-08 – 2014-11-09
• [学会発表] 異なる吸着基を有する有機色素の共吸着による色素増感太陽電池 (2014)
  • 著者名/発表者名: 藤田卓也、狩野勇太、木下雄介、今栄一郎、駒口健治、大山陽介、大下浄治、播磨裕
  • 学会等名: 2014年日本化学会中国四国支部大会
  • 発表場所: 山口市
  • 年月日: 2014-11-08 – 2014-11-09
• [学会発表] ドナー部位にニトロキシラジカルを導入した新規D-pai-A型色素の合成と物性 (2014)
  • 著者名/発表者名: 赤澤亮介、本田純大、今栄一郎、駒口健治、播磨裕
  • 学会等名: 2014年日本化学会中国四国支部大会
  • 発表場所: 山口市
  • 年月日: 2014-11-08 – 2014-11-09
• [学会発表] スピンプローブ新規有機色素の合成と色素増感太陽電池の光電変換特性 (2014)
  • 著者名/発表者名: 本田純大、木下雄介、駒口健治、今栄一郎、播磨裕
  • 学会等名: 日本化学会第94春季年会
  • 発表場所: 名古屋市
• [学会発表] Evaluation of intermolecular distances of dyes on TiO2 photoanodes by spin-probe ESR (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Komaguchi, K. Kushimoto, Y. Kano, Y. Kinoshita, S. Inoue, Y. Ooyama, I. Imae, Y. Harima
  • 学会等名: The 1st Awaji International Workshop on Electron Spin Science & Technology: Biological and Materials Science Oriented Applications
  • 発表場所: 淡路島
• [学会発表] Evaluation of intermolecular distances of dyes on TiO2 photoanodes of dye-sensitized solar cells (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Komaguchi, K. Kushimoto, S. Inoue, Y. Kano, Y. Kinoshita, Y. Ooyama, I. Imae, Y. Harima
  • 学会等名: Challenges in Organic Materials and Supramolecular Chemistry (ISACS10)
  • 発表場所: 京都市
• [学会発表] Lewis and bronstead acid sites on TiO2 surface for adsorption of organic dyes having pyridyl group or carboxyl group as anchoring unit (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Fujita, Y. Kano, I. Imae, K. Komaguchi, Y. Ooyama, J. Ohshita, Y. Harima
  • 学会等名: Challenges in Organic Materials and Supramolecular Chemistry (ISACS10)
  • 発表場所: 京都市
• [学会発表] TiO2上の有機色素の凝集評価と色素増感太陽電池の光電変換特性 (2013)
  • 著者名/発表者名: 木下雄介、串本弘平、駒口健治、大山陽介、今榮一郎、播磨裕
  • 学会等名: 第52回電子スピンサイエンス学会
  • 発表場所: さいたま市
• [学会発表] スピンプローブESR法によるTiO2上の有機色素の凝集評価とDSSCの光電変換特性 (2013)
  • 著者名/発表者名: 木下雄介、串本弘平、駒口健治、大山陽介、今榮一郎、播磨裕
  • 学会等名: 2013年日本化学会中国四国支部大会
  • 発表場所: 東広島市