2019 年度研究成果報告書

非平衡液中プラズマによる金属酸化物薄膜の形成と色素増感太陽電池のモジュール化

研究課題

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研究課題/領域番号	17K06817
研究種目	基盤研究(C)
配分区分	基金
応募区分	一般
研究分野	複合材料・表界面工学
研究機関	静岡大学
研究代表者	奥谷昌之静岡大学, 工学部, 准教授 (00293605)
研究期間 (年度)	2017-04-01 – 2020-03-31
キーワード	非平衡二次元プラズマ / 誘電体バリア放電 / 薄膜 / 色素増感太陽電池
研究成果の概要	本研究では、電極とガラス基板間に生じる微小空洞内に非平衡平面プラズマを発生させることに成功した。そこで、仮焼状態のTiO2/FTOガラスをチタンテトライソプロポキシド溶液中にセットし、プラズマ処理によりTiO2粒子間のネッキングを促進させた。プラズマ処理後、色素増感太陽電池(DSSC)用電極として一般的な10～20 nmの粒子が確認されたため、実際にこれを利用した太陽電池を作成した。この結果、N2/O2混合ガスから発生するプラズマを利用して作成した電池で変換効率3.7%が得られた。特にN2ガス由来のプラズマの有効性が確認され、この手法によるDSSC作成への道筋を示すことができた。
自由記述の分野	無機材料
研究成果の学術的意義や社会的意義	一般的なプラズマを利用した製膜では、基板に対し高エネルギープラズマへの耐抗性・耐熱性が要求され、汎用的な低融点基板への適用が難しい。さらに、マスキングやレジストといった追加処理が要求される。一方、液相からの化学的手法による低温製膜やパターニングにおいて、バルクの液相中では均一分散している修飾子であっても、溶媒を除去する過程で基板からの影響を強く受ける。本研究では独自に開発した大気圧非平衡平面プラズマによる製膜技術を発展させ、液相中の微小空洞へのプラズマ閉じ込め効果を利用した新規製膜技術の確立、およびその応用を目的とする新たな研究である。