| 研究課題/領域番号 |
18K04730
|
|---|
| 研究機関 | 首都大学東京 |
|---|
研究代表者 |
芝本 幸平 首都大学東京, 理学研究科, 助教 (50457834)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2021-03-31
|
| キーワード | 太陽電池 / 表面プラズモン / ナノ薄膜 / 疑似太陽光 / 色素増感 |
|---|
| 研究実績の概要 |
三次元的配置による高変換効率を持つ色素／プラズモニック増感太陽電池の開発において、当初の計画どおり、疑似太陽光源から任意の波長を抽出し、照射できるシステムを構築した。また、初年度に引き続き、薄層酸化チタン膜による太陽電池を作製した。その結果、その膜厚は1マイクロメートル以下に制御し、 太陽電池に適する単層の酸化チタン粒子膜の作製を高再現的にその膜厚において数10ナノメートルから 1マイクロメートルまで成功した。
初年度で購入した疑似太陽光源を用いて太陽光の再現と、疑似太陽光源から分光し任意の波長を抽出する光学系の構築と同時に作製した太陽電池へ照射できるシステムを構築した。その抽出できる波長領域は10ナノメートル以下となるように光学系を調整し、任意の波長と強度において照射が可能となった。これにより作製する太陽電池表面に任意の波長と強度で光照射可能となり、それぞれ作製した太陽電池の電池性能に対する波長特性を得られるようになった。
太陽光の吸収を大幅に向上させることができる粒子径が20から100ナノメートル金ナノ粒子を酸化チタンナノ薄膜に展開した太陽電池の電池特性を評価した。また、金ナノ粒子の特異的は光応答現象である表面プラズモン共鳴領域500から600ナノメートルの光照射において、特に大きな太陽電池性能の向上が確認できた。また、同様にエオシンＹなどの色素を用いて色素増感太陽電池と組み合わせることで、金ナノ粒子と色素という複数の増感剤が共存する太陽電池の作製にも取り掛かった。
また、今年度において関連する研究を国際研究雑誌に投稿し、2報が受理された。
|
| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
申請書では二年目において、三項目遂行することを予定していた。まずは、形状の異なるナノ粒子を表面プラズモン励起剤として導入することである。本項目は、既に薄膜の作製には成功しており、おおむね順調に太陽電池作成に向けて進んでいる。
次に、二枚の太陽電池を並行して配置することでその間に光照射された光の反射特性を評価することである。既に、疑似太陽光からの波長抽出をおえており、順次光導入を予定している。本項目をおおむね順調に進行している。
次に、実際の太陽電池としての評価を行う項目であるが、これは研究機関全体において行っている項目でもあるため、特に問題がないと考えている。また、初年度において実施された研究項目においてさらなる昇華を目指すため、条件の再検討も行っている
現段階では、想定外な問題が発生していないが、その場合も対応できるように準備をしておく予定である。
|
| 今後の研究の推進方策 |
次年度も申請書の予定を踏まえて遂行する。初年度の基礎的な項目と二年目の実験条件の検討と違い、最終年度は応用的な要素が支配的となるため、遂行に支障をきたす可能性もある。 そのため、できるだけ増感剤の種類だけでなく実験条件や新たな試料作製技術の導入などに関する豊富にして大量のデータ収集に努める。それにより、最終年度においては太陽電池の変換効率を議論できるように研究を進める予定である。また、その機構解明にある程度の労力を割いていく。
各波長における変換効率を系統的に調べるととも にその変換効率を生み出すポイントを理論的に明らかにすることで、より効率的に最適解を模索する。 現時点では大きな問題が生じていないが、予定の研究進度に及ばない場合は、研究協力者を増やして対応する予定である。
|
| 次年度使用額が生じた理由 |
適切に発注したにもかかわらず、コロナの影響で年度中に納品が間に合わなかったためにやむを得ず次年度使用になったためです。
本来の予算執行に大きな計画変更はなく、コロナの影響がなくなり次第速やかに処理を行う予定である。
最終年度の予算執行はもともと計画していた通りに執行する予定である。
|
