熱電能アシスト型ｐｎ接合界面を持つ炭素ナノ材料で構成された近赤外光発電セルの創製

• 研究課題/領域番号: 25630290
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 複合材料・表界面工学
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 佐藤 義倫 東北大学, 環境科学研究科, 准教授 (30374995)
• 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: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円); 2015年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2014年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2013年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
• キーワード: 表界面・粒界制御 / 単層カーボンナノチューブ / 光発電 / pn接合 / 熱電能

研究成果の概要

本研究では、カルボキシル基修飾されたp型SWCNTと窒素置換されたn型SWCNTが合成された。さらに、「熱起電力」と「光起電力」を組み合わせた高効率近赤外光発電セルを創製するために、p型SWCNT薄膜とn型SWCNT薄膜のpn接合界面を持つセルを作製し、その特性を評価した。しかし、p-SWCNT/n-SWCNTセルは光起電力を示さなかった。原因の1つはpn接合が形成されていなかったと考えられる。

研究成果

• [雑誌論文] In Situ Electrochemical Raman Spectroscopy of Air-Oxidized Semiconducting Single-Walled Carbon Nanotube Bundles in Aqueous Sulfuric Acid Solution (2016)
  • 著者名/発表者名: Shin-ichi Ogino, Takashi Itoh, Daiki Mabuchi, Koji Yokoyama, Kenichi Motomiya, Kazuyuki Tohji, Yoshinori Sato
  • 雑誌名: The Journal of Physical Chemistry C 巻: 120 号: 13 ページ: 7133-7143
  • DOI: 10.1021/acs.jpcc.5b12057
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Defluorination-assisted nanotube-substitution reaction with ammonia gas for synthesis of nitrogen-doped single-walled carbon nanotubes (2015)
  • 著者名/発表者名: K. Yokoyama, Y. Sato, K. Hirano, H. Ohta, M. Kenichi, K. Tohji, Y. Sato
  • 雑誌名: Carbon 巻: 94 ページ: 1052-1060
  • DOI: 10.1016/j.carbon.2015.07.090
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Significant Stabilization of Palladium by Gold in the Bimetallic Nanocatalyst Leading to an Enhanced Activity in the Hydrodechlorination of Aryl Chlorides (2015)
  • 著者名/発表者名: Sangita Karanjit, Atchaleeya Jinasan, Ekasith Samsook, Raghu N. Dhital, Kenichi Motomiya, Yoshinori Sato, Kazuyuki Tohji, Hidehiro Sakurai
  • 雑誌名: Chemical Communications 巻: 51 号: 64 ページ: 12724-12727
  • DOI: 10.1039/c5cc04432d
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Enhancement of photovoltaic power of single-walled carbon nanotube films by interface structures of different film thickness (2015)
  • 著者名/発表者名: Hajime Sakakibara, Koji Yokoyama, Kenichi Motomiya, Kazuyuki Tohji, Yoshinori Sato
  • 雑誌名: Materials Today (web version: Materials Comment) 巻: -
• [雑誌論文] Structural and electrochemical characterization of ethylenediaminated single-walled carbon nanotubes prepared from fluorinated SWCNTs (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Bushimata, SI. Ogino, K. Hirano, T. Yabune, K. Sato, T. Itoh, K. Motomiya, K. Yokoyama, D. Mabuchi, H. Nishizaka, G. Yamamoto, T. Hashida, K. Tohji, and Y. Sato
  • 雑誌名: The Journal of Physical Chemistry C 巻: 118 号: 27 ページ: 14948-14956
  • DOI: 10.1021/jp503124n
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structure-property relationships in thermally-annealed multi-walled carbon nanotubes (2014)
  • 著者名/発表者名: G. Yamamoto, K. Shirasu, Y. Nozaka, Y. Sato, T. Takagi, T. Hashida
  • 雑誌名: Carbon 巻: Vol.66 ページ: 219-226
  • DOI: 10.1016/j.carbon.2013.08.061
  • 査読あり
• [雑誌論文] 長期間によるラット軟組織内における酸素含有官能基修飾多層カーボンナノチューブの構造安定性 (2014)
  • 著者名/発表者名: 佐藤 義倫, 横山 敦郎
  • 雑誌名: NEW DIAMOND 巻: 30 ページ: 29-33
• [学会発表] アンモニアガスを用いたフッ素化単層カーボンナノチューブへの骨格置換型窒素導入とその電子物性 (2015)
  • 著者名/発表者名: 横山幸司、佐藤良憲、平野一孝、田路和幸、佐藤義倫
  • 学会等名: 資源・素材学会 平成27年度春季大会
  • 発表場所: 千葉工業大学（千葉県・習志野市）
  • 年月日: 2015-03-27 – 2015-03-29
• [学会発表] Nitrogen doping of single-walled carbon nanotubes prepared from fluorinated SWCNTs using ammonia gas (2015)
  • 著者名/発表者名: Koji Yokoyama, Yoshinori Sato, Kazutaka Hirano, Kenichi Motomiya, Kazuyuki Tohji, Yoshinori Sato
  • 学会等名: 第48回フラーレン・ナノチューブ・グラフェン総合シンポジウム
  • 発表場所: 東京大学伊藤国際学術研究センター（東京都・文京区）
  • 年月日: 2015-02-21 – 2015-02-23
• [学会発表] フッ素化カーボンナノチューブの 脱フッ素化による機能材料開発 (2015)
  • 著者名/発表者名: 佐藤 義倫
  • 学会等名: 北海道大学 電子科学研究所セミナー
  • 発表場所: 北海道大学電子科学研究所（北海道・札幌市）
  • 年月日: 2015-01-29
  • 招待講演
• [学会発表] Photo-thermoelectric power of single-walled carbon nanotube films (2014)
  • 著者名/発表者名: Yoshinori Sato, Hajime Sakakibara, Kenichi Motomiya, Kazuyuki Tohji
  • 学会等名: Materials Today Asia 2014
  • 発表場所: Kowloon, Hong Kong
  • 年月日: 2014-12-09 – 2014-12-12
• [学会発表] Properties of sulfuric acid-based electric double layer capacitors with single-walled carbon nanotube electrodes by in situ Raman scattering spectroscopy and AC impedance spectroscopy (2014)
  • 著者名/発表者名: Daiki Mabuchi, Shin-ichi Ogino, Yoshinori Sato, Takashi Itoh, Kazuyuki Tohji
  • 学会等名: Materials Today Asia 2014
  • 発表場所: Kowloon, Hong Kong
  • 年月日: 2014-12-09 – 2014-12-12
• [学会発表] NH3ガスを用いたフッ素化単層カーボンナノチューブへの骨格置換型窒素導入法に関する研究 (2014)
  • 著者名/発表者名: 横山 幸司、田路 和幸、佐藤 義倫
  • 学会等名: 平成26年度 資源・素材学会東北支部 秋季大会
  • 発表場所: 岩手大学工学部復興祈念銀河ホール（岩手県・盛岡市）
  • 年月日: 2014-11-17
• [学会発表] NH3ガスを用いたフッ素化単層カーボンナノチューブへの骨格置換型窒素導入法に関する研究 (2014)
  • 著者名/発表者名: 横山 幸司、田路 和幸、佐藤 義倫
  • 学会等名: 第7回 資源・素材学会東北支部 若手の会
  • 発表場所: 八幡平ロイヤルホテル（岩手県・八幡平市）
  • 年月日: 2014-11-16
• [学会発表] Structural and Electrochemical Characterization of Aminated Single-Walled Carbon Nanotubes Prepared by Fluorination (2014)
  • 著者名/発表者名: Kohei Bushimata, Takashi Itoh, Kazuyuki Tohji, Yoshinori Sato
  • 学会等名: The 30th European Conference on Surface Science
  • 発表場所: Antalya, Turkey
  • 年月日: 2014-08-31 – 2014-09-05
• [学会発表] アンモニアガスを用いた気相におけるフッ素化単層カーボンナノチューブの表面改質に関する研究 (2014)
  • 著者名/発表者名: 横山 幸司、田路 和幸、佐藤 義倫
  • 学会等名: 平成26年度 資源・素材学会東北支部 春季大会
  • 発表場所: 東北大学片平さくらホール（宮城県・仙台市）
  • 年月日: 2014-06-17
• [学会発表] フッ素化カーボンナノチューブを用いた機能材料開発 (2014)
  • 著者名/発表者名: 佐藤義倫
  • 学会等名: 日本材料学会ナノ材料部門委員会 2013年度 第2回講演会
  • 発表場所: 京都府、京都市
  • 招待講演
• [学会発表] Photo-thermo electric power of single-walled carbon nanotube films (2013)
  • 著者名/発表者名: Hajime Sakakibara, Yoshinori Sato, Kosuke Ino, Akihiko Ito, Tomokazu Matsue, Takashi Goto, Kenichi Motomiya, Kazuyuki Tohji
  • 学会等名: 3rd Nano Today Conference
  • 発表場所: Republic of Singapore、Singapore
• [学会発表] アンモニアを用いた気相におけるカーボンナノチューブのアミノ基修飾 (2013)
  • 著者名/発表者名: 横山幸司、佐藤義倫
  • 学会等名: 第6回 資源・素材学会東北支部若手の会
  • 発表場所: 宮城県、蔵王町
• [図書] Handbook of Polymernanocomposites. Processing, Performance and Application Volume B: Carbon Nanotube Based Polymer Composites (2015)
  • 著者名/発表者名: Yoshinori Sato, Mei Zhang, Kazuyuki Tohji
  • 総ページ数: 601
  • 出版者: Springer
• [備考] 東北大学 大学院環境科学研究科 佐藤義倫 研究室
  • URL: http://ncsimd.kankyo.tohoku.ac.jp/
• [産業財産権] 窒素含有炭素材料及びその製造方法 (2014)
  • 発明者名: 横山幸司、田路和幸、佐藤義倫、平野一孝、佐藤良憲
  • 権利者名: 横山幸司、田路和幸、佐藤義倫、平野一孝、佐藤良憲
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2014-253675
  • 出願年月日: 2014-12-16