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2017 年度 実績報告書

Type-Ⅰ/Type-Ⅱハイブリッド型光増感色素を用いた色素増感太陽電池の開発

研究課題

研究課題/領域番号 15H03859
研究機関広島大学

研究代表者

大山 陽介  広島大学, 工学研究科, 教授 (60403581)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2018-03-31
キーワード機能性色素 / 光電変換 / 太陽電池 / 光物性 / 色素増感
研究実績の概要

本研究では、酸化チタン(TiO2)電極のブレンステッド酸点とルイス酸点の両方を被覆することができるType-I/Type-II型光増感色素を創製し、広範囲の太陽光を捕集する高効率なType-I/Type-IIハイブリッド型色素増感太陽電池(DSSC)の開発を目的とする。本年度は、高い電子注入特性を有するType-I型ピリジル系D-π-A色素骨格と広範囲かつ高い太陽光捕集特性を有するType-II型カテコール系D-π-Cat色素骨格を融合させたType-I/Type-IIハイブリッド型D-π-A光増感色素OF-Py-Catを分子設計・合成した。さらに、比較のためにType-I型ビピリジル系D-π-A色素OF-Py-PyとType-II型ジカテコール系D-π-Cat色素OF-Cat-Catも合成した。OF-Py-Cat、OF-Py-PyおよびOF-Cat-Catの光物性および電気化学的特性を評価するために、可視吸収・蛍光スペクトル測定およびサイクリックボルタンメトリー測定を行った。さらに、色素-TiO2電極間の相互作用を調べるために、色素吸着させたTiO2薄膜のFT-IR測定を行った。これら色素を用いたDSSCsを作製し、IPCE測定、電流-電圧測定および電気化学的インピーダンス測定から光電変換特性を評価した。結果として、OF-Py-Catを用いたDSSCは、Type-I DSSCとType-II DSSC特性を示したが、その光電変換特性はOF-Cat-Catと同程度であり、OF-Py-Pyの場合に比べて低い特性に留まっていることがわかった。しかしながら、TiO2電極を浸漬させる色素溶液濃度を調整して色素吸着量を制御することで、また、表面改質TiO2電極の開発を達成することで、Type-I/Type-IIハイブリッド型DSSCの光電変換特性を改善できるものと期待できる。

現在までの達成度 (段落)

29年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

29年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (13件)

すべて 2018 2017 その他

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 6件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 1件、 招待講演 2件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] 微量水分検出・定量化用蛍光性センサー2018

    • 著者名/発表者名
      大山陽介
    • 雑誌名

      色材協会誌

      巻: 91 ページ: 17-23

    • DOI

      doi.org/10.4011/shikizai.91.17

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Aggregation-induced emission (AIE) characteristic of water-soluble tetraphenylethene (TPE) bearing four sulfonate salts2017

    • 著者名/発表者名
      Y. Ooyama, M. Sugino, T. Enoki, K. Yamamoto, N. Tsunoji and J. Ohshita
    • 雑誌名

      New J. Chem.

      巻: 47 ページ: 4747-4749

    • DOI

      10.1039/C7NJ00532F

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Development of dual-fluorescence emission sensor based on PET (photo-induced electron transfer) and AIEE (aggregation-induced emission enhancement) for detection of water2017

    • 著者名/発表者名
      Y. Ooyama,R. Nomura, T. Enoki, R. Sagisaka, N. Tsunoji and J. Ohshita
    • 雑誌名

      ChemistrySelect

      巻: 2 ページ: 7765-7770

    • DOI

      doi.org/10.1002/slct.201701216

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Synthesis and optical and electrochemical properties of phenanthrodithiophene (fused-bibenzo[c]thiophene) derivative2017

    • 著者名/発表者名
      Y. Ooyama, T. Enoki, S. Aoyama, and J. Ohshita
    • 雑誌名

      Org. Biomol. Chem.

      巻: 15 ページ: 7302-7307

    • DOI

      10.1039/C7OB01695F

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Photovoltaic performances of type-II dye-sensitized solar cells based on catechol dye sensitizers: suppression of back-electron transfer by PET (Photo-induced Electron Transfer)2017

    • 著者名/発表者名
      Y. Ooyama, K. Yamaji and J. Ohshita
    • 雑誌名

      Mater. Chem. Front.

      巻: 1 ページ: 2243-2255

    • DOI

      10.1039/C7QM00211D

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Expression of fluorescence property by self-PET (photo-induced electron transfer) suppression both in solution and in the solid state2017

    • 著者名/発表者名
      Y. Ooyama, M. Sugino and J. Ohshita
    • 雑誌名

      New J. Chem.

      巻: 41 ページ: 13215-13218

    • DOI

      10.1039/C7NJ02930F

    • 査読あり
  • [学会発表] 水分検出・定量・可視化用蛍光性センサーの創製2018

    • 著者名/発表者名
      大山陽介
    • 学会等名
      日本化学会第98春季年会 特別企画
    • 招待講演
  • [学会発表] Type-II色素増感太陽電池の光電変換特性の向上を目指して2017

    • 著者名/発表者名
      大山陽介
    • 学会等名
      2017年日本化学会中国四国支部大会 若手セッション
  • [学会発表] 光誘起電子移動特性と凝集誘起発光特性に基づいた蛍光性水センサー2017

    • 著者名/発表者名
      大山陽介
    • 学会等名
      第66回高分子討論会
  • [学会発表] 新規機能性色素材料:デバイス、医療、センサー用まで2017

    • 著者名/発表者名
      大山陽介
    • 学会等名
      イノベーション・ジャパン2017-大学見本市
  • [学会発表] Fluorescence PET (Photo-induced Electron Transfer) Sensors for Water Based on Anthracene-Phenylboronic Acid Ester2017

    • 著者名/発表者名
      Yousuke Ooyama
    • 学会等名
      Collaborative Conference on Materials Research (CCMR) 2017
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 新規機能性色素材料の創製:デバイスから医療用まで2017

    • 著者名/発表者名
      大山陽介
    • 学会等名
      JST新技術説明会
  • [備考] 広島大学 大学院工学研究科 応用化学専攻 材料物性化学研究室

    • URL

      http://ooyama-lab.hiroshima-u.ac.jp/hp/Ooyama_Group-Home.html

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公開日: 2018-12-17  

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