研究課題
現在、高い変換効率を示す色素増感太陽電池は酸化チタンを用いた多孔質電極、有機色素、コバルト錯体または銅錯体をレドックス対として用いた電解液から作製されている。一方で酸化亜鉛や酸化スズでも電極を作製することができるが変換効率が低い。そこでその原因を理解し制御するために、様々な酸化物、有機色素、レドックス対を組み合わせた太陽電池を作製し、電子移動速度を測定した。今年度は主に、色素の吸着角度と酸化物の関係について検討した。有機色素の形状は一般的に細長い、または円盤状であり、吸着密度を上げるために酸化物の表面に対して垂直に吸着するように設計する。酸化物から酸化状態色素への電荷再結合速度は、一般的に色素が並行に吸着している方が速いと考えられている。今回電解質にLiClO4を用い、4-tert-ブチルピリジン(tBP)の影響も調べた。垂直に吸着する色素では、酸化チタンと酸化スズではt B Pを含む電解液を用いた方が再結合速度が遅くなり、酸化チタンはその影響が大きかった。また酸化亜鉛ではその効果は小さかった。色素間でホールがホッピングすることで再結合速度が速くなると考えられるが、tBPが酸化チタンの表面に吸着することでホッピングの効果が小さくなったためと解釈できる。また前年度の成果で酸化チタンは他の酸化物よりも電解質が吸着しやすいことが分かっており、今回の結果とも一致する。酸化亜鉛と酸化スズを用いた場合では色素の吸着角度による再結合速度の影響は小さいか無かったが、酸化チタンではtBPがある場合では垂直吸着色素の方が遅かった、酸化亜鉛と酸化スズの結果はホールホッピングでは説明できず、酸化物の誘電率との関係が考えられる。昨年度に行ったRu錯体色素に対しても色素構造と電解質の電子寿命に対する影響が明らかになった。またCu錯体を用いた電解質と、異なる酸化物、色素の組み合わせで太陽電池を作製した。
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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