分子プレカーサー法による金属酸化物薄膜太陽電池の形成

• 研究課題/領域番号: 25410204
• 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: 工学院大学
• 研究代表者: 佐藤 光史 工学院大学, 公私立大学の部局等, 教授 (10154105)
• 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: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円); 2015年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2014年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2013年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
• キーワード: 分子プレカーサー法 / 薄膜 / 金属酸化物太陽電池 / Cu2O / TiO2 / 可視光応答チタニア / 酸化物薄膜太陽電池 / 金属酸化物 / 太陽電池

研究成果の概要

エコプロセスな分子プレカーサー法によって，高い光反応活性をもつ可視光応答型チタニアのn型半導体薄膜と，化学的湿式法で形成例の無かった酸化銅(Ⅰ)のp型半導体薄膜を形成した。さらに，AlドープZnOプレコート基板上に，チタニア薄膜を形成後，その上に酸化銅(Ⅰ)薄膜を積層したp-n接合デバイスの光変換効率は，0.001 %を示した。このように，エコプロセスによる安価で無毒・安定な透明酸化物薄膜太陽電池形成を化学的にはじめて達成した。光電変換効率の向上は今後の課題であるが，エコプロセスで新タイプの薄膜太陽電池の形成を達成し，目標の90%を到達した。

研究成果

• [雑誌論文] Photovoltaic lithium-ion battery fabricated by molecular precursor method (2016)
  • 著者名/発表者名: Hiroki Nagai, Tatsuya Suzuki, Yoshihisa Takahashi, Mitsunobu Sato
  • 雑誌名: Functional Materials Letters 巻: -
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Conductive and semi-transparent Cu thin film fabricated using molecular precursor solutions (2015)
  • 著者名/発表者名: H. Nagai, S. Mita, I. Takano, T. Honda and M. Sato
  • 雑誌名: Materials Letters 巻: 141 ページ: 235-237
  • DOI: 10.1016/j.matlet.2014.11.056
  • 査読あり
• [雑誌論文] Formation mechanism of p-type Cu2O thin films via intermediate Cu0 species derived from Cu(II) complex of ethylenediamine-N,N,N'N'-tetraacetic acid (2014)
  • 著者名/発表者名: Hiroki Nagai, Tatsuya Suzuki, Chiro Mochizuki, Ichiro Takano, Tohru Honda, and Mitsunobu Sato
  • 雑誌名: Science of Advanced Materials 巻: ６ 号: 3 ページ: 603-611
  • DOI: 10.1166/sam.2014.1788
  • 査読あり
• [雑誌論文] Photocatalytic Activity of Vis-responsive Ag-nanoparticles/TiO2 Composite Thin Films Fabricated by Molecular Precursor Method (MPM) (2013)
  • 著者名/発表者名: Likius S. Daniel, Hiroki Nagai, Naoya Yoshida, and Mitsunobu Sato
  • 雑誌名: Catalysts 巻: 3 号: 3 ページ: 625-645
  • DOI: 10.3390/catal3030625
  • 査読あり
• [雑誌論文] Absorption spectra and photocurrent densities of Ag nanoparticle/TiO2 composite thin films with various amounts of Ag (2013)
  • 著者名/発表者名: Likius S. Daniel, Hiroki Nagai, and Mitsunobu Sato
  • 雑誌名: Journal of Materials Science 巻: 48 号: 20 ページ: 7162-7170
  • DOI: 10.1007/s10853-013-7533-0
  • 査読あり
• [学会発表] Effects of active materials for the cathode of photovoltaic lithium-ion battery (2015)
  • 著者名/発表者名: Hiroki Nagai, Yoshihisa Takahashi, Tatsuya Suzuki and Mitsunobu Sato
  • 学会等名: Energy Materials and Natotechnology meeting on photocatalysis
  • 発表場所: Las Vegas
  • 年月日: 2015-11-21
  • 国際学会
• [学会発表] A novel devices – Photovoltaic lithium ion battery -, Energy Materials and Natotechnology photocatalysis (2015)
  • 著者名/発表者名: Mitsunobu Sato
  • 学会等名: Energy Materials and Natotechnology meeting on photocatalysis
  • 発表場所: Las Vegas
  • 年月日: 2015-11-21
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Molecular Precursor Method for Functional Thin Films - 20 Year's Challenges - (2015)
  • 著者名/発表者名: Mitsunobu Sato
  • 学会等名: International Symposium on Advanced Technology
  • 発表場所: Tokyo
  • 年月日: 2015-10-31
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Fabrication of photovoltaic lithium-ion battery with various cathodes (2015)
  • 著者名/発表者名: Yoshihisa Takahashi, Hiroki Nagai, Tatsuya Suzuki, Mitsunobu Sato
  • 学会等名: International Symposium on Advanced Technology
  • 発表場所: Tokyo
  • 年月日: 2015-10-31
  • 国際学会
• [学会発表] 20th Anniversary of Molecular Precusor Method (2015)
  • 著者名/発表者名: Mitsunobu Sato
  • 学会等名: 2015 INTERNATIONAL SYMPOSIUM ON NANO SCIENCE AND TECHNOLOGY
  • 発表場所: Tainan
  • 年月日: 2015-10-28
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Next-generation Devices Fabricated by the Molecular Precursor Method (2015)
  • 著者名/発表者名: Mitsunobu Sato
  • 学会等名: The 22nd International SPACC Symposium (The Society of Pure and Applied Coordination Chemistry)
  • 発表場所: Namibia
  • 年月日: 2015-08-13
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Thin film fabrication of tandem-structured Cu and Titania by using molecular precursors (2015)
  • 著者名/発表者名: Ryo Sano, Hiroki Nagai, Mitsunobu Sato
  • 学会等名: The 22nd International SPACC Symposium (The Society of Pure and Applied Coordination Chemistry)
  • 発表場所: Namibia
  • 年月日: 2015-08-13
  • 国際学会
• [学会発表] Fabrication of a p-type cuprous oxide thin film in air by the molecular precursor method (2015)
  • 著者名/発表者名: Tatsuya Suzuki, Reiji Kobayashi, Hiroki Nagai, Tohru Honda, Mitsunobu Sato
  • 学会等名: The 22nd International SPACC Symposium (The Society of Pure and Applied Coordination Chemistry)
  • 発表場所: Namibia
  • 年月日: 2015-08-13
  • 国際学会
• [学会発表] Fabrication of Copper-doped Li4Ti5O12 Thin Films Using the Molecular Precursor Method (2015)
  • 著者名/発表者名: Keisuke Honma, Hiroki Nagai, Binggong Yan, Tohru Honda, Ichiro Takano, Li Lu, Mitsunobu Sato
  • 学会等名: 8th International Conference on Materials for Advanced Technologies
  • 発表場所: Singapore
  • 年月日: 2015-06-28
  • 国際学会
• [学会発表] Thin-film devices fabricated by the molecular precursor method (2014)
  • 著者名/発表者名: Mitsunobu Sato and Hiroki Nagai
  • 学会等名: 13th International Symposium on Advanced Technology
  • 発表場所: anang University of Science and Technology
  • 年月日: 2014-11-13 – 2014-11-15
  • 招待講演
• [学会発表] Fabrication of thin films for oxide electronics by molecular precursor method (2014)
  • 著者名/発表者名: Hiroki Nagai and Mitsunobu Sato
  • 学会等名: 13th International Symposium on Advanced Technology
  • 発表場所: anang University of Science and Technology
  • 年月日: 2014-11-13 – 2014-11-15
  • 招待講演
• [学会発表] Fabrication and characterization of photovoltaic devices consisted of metal-oxide thin films fabricated by molecular precursor method (2014)
  • 著者名/発表者名: Yoshiyuki Inaoka, Hiroki Nagai, Tohru Honda, and Mitsunobu Sato
  • 学会等名: 21th The Society of Pure and Applied Coordination Chemistry-CSJ Symposium
  • 発表場所: Kogakuin University
  • 年月日: 2014-10-31 – 2014-11-03
• [学会発表] Fabrication of p-type Cu2O thin films for electronic devices by molecular precursor method (2014)
  • 著者名/発表者名: Hiroki Nagai and Mitsunobu Sato
  • 学会等名: 21th The Society of Pure and Applied Coordination Chemistry-CSJ Symposium
  • 発表場所: Kogakuin University
  • 年月日: 2014-10-31 – 2014-11-03
  • 招待講演
• [学会発表] Thin Film Fabrication of the Functional Materials by the Molecular Precursor Method utilizing the Metal Complexes (2014)
  • 著者名/発表者名: Mitsunobu Sato and Hiroki Nagai
  • 学会等名: International Symposium on Nanoscience and Technology
  • 発表場所: Tainan, Taiwan
  • 年月日: 2014-10-17 – 2014-10-18
  • 招待講演
• [学会発表] Fabrication of the Functional Materials from the Metal Complexes (2014)
  • 著者名/発表者名: Mitsunobu Sato
  • 学会等名: 6th International Symposium on Functional Materials
  • 発表場所: Singapore
  • 年月日: 2014-08-04 – 2014-08-07
  • 招待講演
• [学会発表] Conductivity of transparent ZnO thin film fabricated using molecular precursor method
  • 著者名/発表者名: Hiroki Nagai, Yoshiyuki Inaoka, Takashi Shibukawa, Ichiro Takano, Tohru Honda, and Mitsunobu Sato
  • 学会等名: The 2013 International Symposium on Nano Science and Technology
  • 発表場所: Southern Taiwan University of Science and Technology, Tainan, Taiwan
• [学会発表] Percolation threshold for electrical resistivity of Ag-nanoparticles incorporated in zirconia matrix (Ag-NP/ZrO2) composite thin films and their electrochemical properties
  • 著者名/発表者名: Likius S. Daniel, Hiroki Nagai, Hiroki Hara, and Mitsunobu Sato
  • 学会等名: The 12th International Symposium on Advanced Technology
  • 発表場所: Southern Taiwan University of Science and Technology, Tainan, Taiwan
  • 招待講演
• [学会発表] Highly conductive and transparent Cu thin film fabricated using a mixed molecular precursor
  • 著者名/発表者名: Hiroki Nagai, Hiroki Hara, Norio Baba, Ichiro Takano, Tohru Honda, and Mitsunobu Sato
  • 学会等名: The 12th International Symposium on Advanced Technology
  • 発表場所: Southern Taiwan University of Science and Technology, Tainan, Taiwan
  • 招待講演
• [学会発表] Fabrication of Cu2O thin films by using mixed molecular precursors
  • 著者名/発表者名: Yoshiyuki Inaoka, Hiroki Nagai, Hiroki Hara, and Mitsunobu Sato
  • 学会等名: 2013 JSAP-MRS Joint Symposium
  • 発表場所: Doshisha Univ., Kyoto
• [学会発表] Electrical Conductivity and Plasmonic Photo-responsive Properties of Ag-NP/TiO2 Composite Thin Films Fabricated by Molecular Precursor Method (MPM)
  • 著者名/発表者名: Likius S. Daniel, Hiroki Nagai, and Mitsunobu Sato
  • 学会等名: 20th International SPACC Symposium
  • 発表場所: Changchun Univ. of Science and Technology, Changchun, China
• [学会発表] Photocatalytic Activity of Vis-responsive Ag-nanoparticles/TiO2 Composite Thin Films Fabricated by Molecular Precursor Method (MPM)
  • 著者名/発表者名: Likius S. Daniel, Hiroki Nagai, and Mitsunobu Sato
  • 学会等名: 20th International SPACC Symposium
  • 発表場所: Changchun Univ. of Science and Technology, Changchun, China
• [学会発表] Cathodoluminescence spectra of β-gallium oxide thin film fabricated by molecular precursor method
  • 著者名/発表者名: Soichiro Takano, Hiroki Nagai, Hiroki Hara, Chihiro Mochizuki, Ichiro Takano, Takeyoshi Onuma, Tohru Honda, and Mitsunobu Sato
  • 学会等名: Conference on LED and its industrial application 2013
  • 発表場所: Pacifico Yokohama, Kanagawa
• [学会発表] Nonlinear plasmonic property of Ag-nanoparticles/TiO2 composite thin films having high Ag contents
  • 著者名/発表者名: Likius S. Daniel, Hiroki Nagai, Naoya Yoshida, and Mitsunobu Sato
  • 学会等名: Conference on LED and its industrial application 2013
  • 発表場所: Pacifico Yokohama, Kanagawa
• [図書] Alkali-ion Batteries (2016)
  • 著者名/発表者名: Hiroki Nagai, Mitsunobu Sato
  • 出版者: Intech
• [備考] 配位工学研究室 - 工学院大学
  • URL: http://www.ns.kogakuin.ac.jp/~wwf1017/
• [備考] Coordination Engineering Laboratory
  • URL: http://www.ns.kogakuin.ac.jp/~wwf1017/index_E.html
• [備考] 工学院大学 配位工学研究室ホームページ
  • URL: http://www.ns.kogakuin.ac.jp/~wwf1017/index_E.html
• [産業財産権] リチウムイオン二次電池 (2015)
  • 発明者名: 佐藤光史，永井裕己
  • 権利者名: 佐藤光史，永井裕己
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2015-10-02