自己共増感型錯体色素の開発とこれを用いた超高性能光電変換デバイスの作製

• 研究課題/領域番号: 25810043
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 無機化学
• 研究機関: 東京理科大学
• 研究代表者: 小澤 弘宜 東京理科大学, 工学部, 助教 (30572804)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円); 2014年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円); 2013年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
• キーワード: 金属錯体 / ルテニウム / 色素 / 光電変換 / チタニア / 吸着形態 / 光エネルギー変換

研究成果の概要

本研究では、短波長増感機能を示す機能性置換基を分子内に有する高性能な自己共増感型錯体色素の開発を目的として、ターピリジン配位子上に様々な置換基を導入した新規ルテニウム錯体色素の系統的な合成を行った。ターピリジンの4位に2-ヘキシルチオフェンを導入した配位子を持つルテニウム錯体色素(TUS-38)を用いた光電変換デバイスにおいては、既存の高性能ルテニウム錯体色素を用いた場合の光電変換効率(10.9%)よりも高い、世界最高レベルの光電変換効率(11.9%)を得ることに成功した。

研究成果

• [雑誌論文] Ruthenium Sensitizers with a Hexylthiophene-Modified Terpyridine Ligand for Dye-Sensitized Solar Cells: Synthesis, Photo- and Electrochemical Properties, and Adsorption Behavior to the TiO2 Surface (2015)
  • 著者名/発表者名: Hironobu Ozawa, Yasuyuki Yamamoto, Hiroki Kawaguchi, Ryosuke Shimizu, Hironori Arakawa
  • 雑誌名: ACS Appl. Mater. Interfaces 巻: 7 号: 5 ページ: 3152-3161
  • DOI: 10.1021/am507442s
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Highly Efficient Cosensitized Plastic-Substrate Dye-Sensitized Solar Cells with Black Dye and Pyridine-Anchor Organic Dye (2015)
  • 著者名/発表者名: Naoyuki Shibayama, Hironobu Ozawa, Yousuke Ooyama, Hironori Arakawa
  • 雑誌名: Bull. Chem. Soc. Jpn., 2015, 88, 366-374. 巻: 88 号: 2 ページ: 366-374
  • DOI: 10.1246/bcsj.20140344
  • NAID: 130004703951
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effects of the Alkyl Chain Length of Imidazolium Iodide in the Electrolyte Solution on the Performance of Black-Dye-Based Dye-Sensitized Solar Cells (2015)
  • 著者名/発表者名: Hironobu Ozawa, Yuki Tawaraya, Hironori Arakawa
  • 雑誌名: Electrochim. Acta 巻: 151 ページ: 447-452
  • DOI: 10.1016/j.electacta.2014.11.067
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Efficient Ruthenium Sensitizer with a Terpyridine Ligand Having a Hexylthiophene Unit for Dye-Sensitized Solar Cells: Effects of the Substituent Position on the Solar Cell Performance (2014)
  • 著者名/発表者名: Hironobu Ozawa, Takahiro Kuroda, Shohei Harada, Hironori Arakawa
  • 雑誌名: Eur. J. Inorg. Chem. 巻: 2014 号: 28 ページ: 4734-4739
  • DOI: 10.1002/ejic.201402530
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Novel Ruthenium Sensitizers Having Different Numbers of Carboxyl Groups for Dye-Sensitized Solar Cells: Effects of the Adsorption Manner at the TiO2 Surface on the Solar Cell Performance (2014)
  • 著者名/発表者名: Hironobu Ozawa, Takahito Sugiura, Ryosuke Shimizu, Hironori Arakawa
  • 雑誌名: Inorg. Chem. 巻: 53 号: 17 ページ: 9375-9384
  • DOI: 10.1021/ic501479p
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Ruthenium Sensitizers Having an Ortho-Dicarboxyl Group as an Anchoring Unit for Dye-Sensitized Solar Cells: Synthesis, Photo- and Electrochemical Properties, and Adsorption Behavior to the TiO2 Surface (2014)
  • 著者名/発表者名: Hironobu Ozawa, Kei Fukushima, Takahito Sugiura, Ayako Urayama, Hironori Arakawa
  • 雑誌名: Dalton Trans. 巻: 43 号: 35 ページ: 13208-13218
  • DOI: 10.1039/c4dt01450b
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] A New Cosensitization Method Using the Lewis Acid Sites of a TiO2 Photoelectrode for Dye-Sensitized Solar Cells (2014)
  • 著者名/発表者名: Naoyuki Shibayama, Hironobu Ozawa, Masahiro Abe, Yousuke Ooyama, Hironori Arakawa
  • 雑誌名: Chem. Commun. 巻: 50 号: 48 ページ: 6398-6401
  • DOI: 10.1039/c3cc49461f
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dependence of the Efficiency Improvement of Black-Dye-Based Dye-Sensitized Solar Cell on the Alkyl Chain Length of Quaternary Ammonium Cation in the electrolyte solution (2014)
  • 著者名/発表者名: Hironobu Ozawa, Yu Okuyama and Hironori Arakawa
  • 雑誌名: ChemPhysChem. 巻: 15 号: 6 ページ: 1201-1206
  • DOI: 10.1002/cphc.201301025
  • 査読あり
• [雑誌論文] Novel Ruthenium Sensitizers with a Dianionic Tridentate Ligand for Dye-Sensitized Solar Cells: the Relationship Between the Solar Cell Performances and the Electron-Withdrawing Ability of Substituents on the Ligand (2014)
  • 著者名/発表者名: Hironobu Ozawa, Shunsuke Honda, Daichi Katano, Takahito Sugiura, Hironori Arakawa
  • 雑誌名: Dalton Trans. 巻: 43 号: 21 ページ: 8026-8036
  • DOI: 10.1039/c3dt52873a
  • 査読あり
• [雑誌論文] A New Cosensitization Method Using Lewis Acid Sites of TiO2 Photelectrode for Dye-Sensitized Solar Cells (2014)
  • 著者名/発表者名: Naoyuki Shibayama, Hironobu Ozawa, Masahiro Abe, Yousuke Ooyama, and Hironori Arakawa
  • 雑誌名: Chem. Commun. 巻: 印刷中
  • 査読あり
• [雑誌論文] Novel Ruthenium Sensitizers with A Dianionic Tridentate Ligand for Dye-Sensitized Solar Cells: Relationship Between the Solar Cell Performances and the Electron-Withdrawing Ability of Substituents on the Ligand (2014)
  • 著者名/発表者名: Hironobu Ozawa, Shunsuke Honda, Daichi Katano, Takahito Sugiura, and Hironori Arakawa
  • 雑誌名: Dalton Trans. 巻: 印刷中
  • 査読あり
• [雑誌論文] Coherent wavepacket motion in an ultrafast electron transfer system monitored by femtosecond degenerate four-wave-mixing and pump-probe spectroscopy (2014)
  • 著者名/発表者名: Nagasawa, Y. ; Yoneda, Y. ; Nambu, S. ; Muramatsu, M. ; Takeuchi, E. ; Tsumori, H. ; Morikawa, S. ; Katayama, T. ; Miyasaka, H.
  • 雑誌名: Chemical Physics 巻: (印刷中) 号: 4 ページ: 1607-1616
  • DOI: 10.1039/c3cp54630f
  • 査読あり
• [学会発表] 4位に様々な置換基を導入したターピリジン配位子を有する新規ルテニウム錯体色素の合成とこれを用いた色素増感太陽電池 (2015)
  • 著者名/発表者名: 小澤弘宜，杉浦崇仁，福島 慶, 荒川裕則
  • 学会等名: 電気化学会 第82回大会
  • 発表場所: 横浜国立大学
  • 年月日: 2015-03-15
• [学会発表] 2-ヘキシルチオフェンで修飾したターピリジン配位子を持つ新規ルテニウム錯体色素の合成とこれを用いた色素増感太陽電池 (2014)
  • 著者名/発表者名: 小澤弘宜、山本靖之、荒川裕則
  • 学会等名: 第64回錯体化学討論会
  • 発表場所: 中央大学
  • 年月日: 2014-09-18
• [学会発表] オルトジカルボキシフェニル基を持つルテニウム錯体色素を用いた色素増感太陽電池における置換基導入効果 (2014)
  • 著者名/発表者名: 小澤弘宜・山本靖之・清水亮佑・荒川裕則
  • 学会等名: 日本化学会第94春季年会
  • 発表場所: 名古屋大学
• [学会発表] Ruthenium Sensitizers Having an Ortho-Dicarboxyl Unit for Dye-Sensitized Solar Cells (2013)
  • 著者名/発表者名: Hironobu Ozawa, Takahito Sugiura, Kei Fukushima and Hironori Arakawa
  • 学会等名: DSC-OPV8
  • 発表場所: 大韓民国 釜山 BEXCO
• [学会発表] 色素増感太陽電池の光電変換効率に対するアニオン性三座配位子を持つ (2013)
  • 著者名/発表者名: 小澤弘宜・本田駿介・片野大地・荒川裕則
  • 学会等名: 第64回錯体化学討論会
  • 発表場所: 琉球大学
• [図書] 光合成研究と産業応用最前線 (2014)
  • 著者名/発表者名: 小澤弘宜、荒川裕則
  • 出版者: NTS
• [図書] 図解入門 よくわかる最新太陽光発電の基本と仕組み 第4章 太陽電池の仕組み (2013)
  • 著者名/発表者名: 小澤弘宜、荒川裕則
  • 総ページ数: 31
  • 出版者: 秀和システム
• [図書] 工業材料6月号 色素増感太陽電池の高効率化 (2013)
  • 著者名/発表者名: 小澤弘宜、荒川裕則
  • 総ページ数: 4
  • 出版者: 日刊工業新聞社