| 研究課題/領域番号 |
13555236
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 展開研究 |
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| 研究分野 |
工業物理化学
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| 研究機関 | 岐阜大学 |
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研究代表者 |
箕浦 秀樹 岐阜大学, 大学院・工学研究科, 教授 (40021612)
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| 研究分担者 |
荒川 裕則 独立行政法人産業技術総合研究所, 光反応制御研究センター, センター長
松居 正樹 岐阜大学, 工学部, 教授 (60108058)
吉田 司 岐阜大学, 大学院・工学研究科, 助手 (90273127)
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| 研究期間 (年度) |
2001 – 2002
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| キーワード | 色素増感太陽電池 / 自己組織化 / 電析 / ナノポーラス / 光電流量子効率 / 水熱処理 |
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| 研究概要 |
0.1MZnNO_3水溶液または酸素ガスをバブリングした0.1MKCl+5mMZnCl_2水溶液中に10〜50μMの水溶性色素を添加した浴中におけるカソード電解によって、それらの色素を担持したメソポーラスZnOの作製に成功した。特にエオシンY色素を添加した浴から得られた薄膜はナノメーターオーダーの粒子とボイドを有するスポンジ状単結晶であり、しかも色素分子がすべて酸化亜鉛表面上に化学吸着し、電解液のアクセスを可能にする構造を有するという極めて特徴的な微細構造を有するものであることを明らかにした。この系について、物質輸送を制御するために回転ディスク電極を用いて薄膜成長のキネティクスの解析を行ない、エオシンYが電解還元されて生成するアニオンラジカルとZn^<2+>イオン及び溶存酸素が関与することによって自己組織的に色素担持ZnO薄膜が成長することを明らかにした。希アルカリ溶液中にこの膜を浸してエオシンYを脱着させることによってできるナノポーラス酸化亜鉛をテンプレートとして他の色素を再吸着させたところ、エオシンY、クマリン343色素担持膜については90%に及ぶ光電流量子効率を示した。実際にこれを用いて太陽電池を構成したところ、太陽光照射下でモーターを駆動することを確認し、カラフル太陽電池への可能性を実証した。ITOコートPETフィルム上への製膜も同様に可能であり、本法により太陽電池のフィルム化が可能であることを確認した。
酸化チタン微粒子P25を四塩化チタン水溶液、オキシ硫酸チタン水溶液あるいはチタン酸イソプロピルのエタノール溶液と混ぜてコロイドを調製し、それを導電性ガラスあるいはPETフィルムにコートして得た膜を100℃で水熱処理することにより、P25粒子同士が新たに形成された酸化チタン層によって強固に糊付けされたメソポーラス酸化チタン厚膜を得ることができた。これにルテニウム錯体色素を担持した膜を光電極として太陽電池を構成し、白色光照射下で3.3%というオールプラスチック太陽電池としては世界最高レベルの変換効率を得た。
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