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2019 年度 実績報告書

銅-インジウム硫化物コロイドを光増感剤に用いた全固体型量子ドット太陽電池の創出

研究課題

研究課題/領域番号 17K06023
研究機関大阪工業大学

研究代表者

東本 慎也  大阪工業大学, 工学部, 准教授 (70368140)

研究分担者 神村 共住  大阪工業大学, 工学部, 教授 (40353338)
中村 亮介  埼玉大学, 理工学研究科, 非常勤研究員 (70379147) [辞退]
研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
キーワード全固体型太陽電池 / p-nジャンクション / イオン液体 / CuInS2 / 量子ドット
研究実績の概要

近年、金属半導体ナノコロイドを利用した、量子ドット太陽電池(QDSC)の研究開発が盛んに行われている。電解質に酸化還元媒体 (多硫化物イオンなど) を含む水溶液が用いられている場合が多い。しかしながら、実用面から見ると、溶液の蒸発や酸化還元媒体の不均化反応が起こり、耐久性に問題がある。そこで、QDSCをオール非真空系により全固体化することで太陽電池を創出することができれば、さらなる太陽電池の高効率化、環境適合性、低コスト化そして耐久性の向上がクリアーできれば、実用化が期待できる。
本研究では、非真空ソフトプロセス法により銅-インジウム硫化物 (CuInS2) を作製し、これを光増感剤に用いた量子ドット太陽電池の創出に取り組んだ。2種類の太陽電池を作製し、検討を行った。(1)電解質を必要としないp-nジャンクションを利用したFTO/TiO2/CdS/CuInS2太陽電池を作製し、最大で1.2%のエネルギー変換効率 (PCE) が得られた。(2) イミダゾリウム[BMIm]系イオン液体を用いて、多硫化物イオンのレドックスを利用した擬固体型太陽電池を創出して、0.75%のPCEが得られた。また、3日間の連続光照射でもPCEが初期性能の80 % (PCE 0.60%)と、高い耐久性が得られた。これら太陽電池の構造解析も併せて行い、発電効率の向上に向けた知見を得ることができた。

  • 研究成果

    (11件)

すべて 2019

すべて 雑誌論文 (4件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 3件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Photoelectrochemical properties of copper oxide (CuO) influenced by work functions of conductive electrodes2019

    • 著者名/発表者名
      R. Tomita, Z. Pu, T. Kamegawa, M. Anpo, S. Higashimoto
    • 雑誌名

      Research on Chemical Intermediates

      巻: 45 ページ: 5947-5958

    • DOI

      10.1007/s11164-019-04012-x

  • [雑誌論文] Binary ionic liquid electrolytes for copper indium sulfide quantum dot sensitized-TiO2 solar cell to achieve long-term durability2019

    • 著者名/発表者名
      N. Kaminade, M. Muraoka, H. Kobayashi,T. Kamegawa, M. Yamamoto, M. Takahashi, S. Higashimoto
    • 雑誌名

      Journal of Electroanalytical Chemistry

      巻: 851 ページ: 113387

    • DOI

      10.1016/j.jelechem.2019.113387

  • [雑誌論文] Copper-indium-sulfide colloids on quantum dot sensitized TiO2 solar cell: Effects of capping with mercapto-acid linker molecules2019

    • 著者名/発表者名
      S. Higashimoto, T. Nakase, S. Mukai, M. Takahashi
    • 雑誌名

      Journal of Colloid and Interface Science

      巻: 535 ページ: 176 and 181

    • DOI

      10.1016/j.jcis.2018.09.092

  • [雑誌論文] Titanium-dioxide-based visible-light-sensitive photocatalysis: Mechanistic insight and applications2019

    • 著者名/発表者名
      S. Higashimoto
    • 雑誌名

      Catalysts

      巻: 35 ページ: 201

    • DOI

      10.3390/catal9020201

  • [学会発表] 電解析出法により作製したCuInS2 光電極を用いた太陽光による水からの水素製造2019

    • 著者名/発表者名
      的場邦晶、松田泰明、東本慎也
    • 学会等名
      第9回CSJ化学フェスタ2019 ―日本化学会秋季事業
  • [学会発表] 溶液法で作製した銅-インジウム-硫化物全固体型太陽電池の特性評価2019

    • 著者名/発表者名
      谷祐輝、松田泰明、東本慎也
    • 学会等名
      第9回CSJ化学フェスタ2019 ―日本化学会秋季事業
  • [学会発表] Pd-Pt担持WO3光触媒上での可視光照射下でのベンゼンからフェノールへの選択酸化反応2019

    • 著者名/発表者名
      栗川優也、松田泰明、東本慎也
    • 学会等名
      第9回CSJ化学フェスタ2019 ―日本化学会秋季事業
  • [学会発表] Pt/In2S3/CuInS2 Thin Films as an Efficient and Stable Photoelectrode for Water Splitting under Solar Light2019

    • 著者名/発表者名
      K. Matoba, Y. Matsuda, S. Higashimoto
    • 学会等名
      OKCAT2019, Osaka-Kansai International Symposium on Catalysis
    • 国際学会
  • [学会発表] Fabrication of Copper Tin Sulfide (Cu2SnS3) Photoelectrodes by Electrochemical Deposition Method and their Photoelectrochemical Properties2019

    • 著者名/発表者名
      S. Kamemoto, Y. Matsuda, S. Higashimoto
    • 学会等名
      OKCAT2019, Osaka-Kansai International Symposium on Catalysis
    • 国際学会
  • [学会発表] Fabrication of solid-state solar cells using copper indium sulfide as absorption layer2019

    • 著者名/発表者名
      Y. Tani, K. Imada, S. Higashimoto
    • 学会等名
      the 8th Asia-Pacific Congress in Catalysis (APCAT8)
    • 国際学会
  • [図書] Chemistry of Silica and Zeolite-Based Materials: Synthesis, Characterization and Applications2019

    • 著者名/発表者名
      S. Higashimoto, M. Anpo
    • 総ページ数
      464
    • 出版者
      Elsevier
    • ISBN
      9780128178133

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公開日: 2021-01-27  

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