| 研究課題/領域番号 |
18K04730
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| 研究機関 | 東京都立大学 |
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研究代表者 |
芝本 幸平 東京都立大学, 理学研究科, 助教 (50457834)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2023-03-31
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| キーワード | 太陽電池 / 表面プラズモン励起 / ナノ薄膜 / 疑似太陽光 / 色素増感 |
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| 研究実績の概要 |
本申請課題で申請者が独自に開発を進めている実験システムに関しては、最低のシステムの改良と再構築ができたため、次年度に関しては問題なく稼働できる状態にセットアップできている。そのため、現状では疑似太陽光からの任意波長の抽出と光量調節を可能とした光照射が可能になっている。現在、太陽電池基板を作製し疑似太陽光による発電効率を検討し始めており、この実験システムの精度や自由度が太陽光発電の効率を詳細に検討するために必要なシステムであるため常に改良を加えている。
太陽電池基板に関しては、20ナノメートルから150ナノメートルまでの金ナノ粒子を酸化チタン薄膜やシリコン薄膜上に二次元的に配列させ、そのプラズモン吸収に起因する太陽光発電効率の向上が確認できた。金ナノ粒子のプラズモン吸収は孤立系では520～540ナノメートル付近の波長の光と共鳴し、近接した配列体ではさらに600～750ナノメートルといった長波長側の光と共鳴する。
また、三次元的な配置にするために、二枚の基板を並行に数ミリメートルから数センチメートル程度の距離で配置し多重吸収させるようにシステムを構築中であり、吸収波長の異なるプラズモン吸収材料や色素を展開することで、全波長領域に吸収可能な太陽電池の開発への布石となる。
一方で、色素増感に関してはエオシンYという色素による増感効果を確認しており、今はプラズモン吸収と色素増感効果の複合効果が得られる条件を模索している。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
4: 遅れている
理由
本年度もコロナ禍の影響と、また本研究課題の研究施設の電源供給に重大なトラブルが発生したことにより実験システムの構築や改良ができない状況に陥った。現在は、最低限の電源供給が可能になったことで、実験システムの検討や改良が可能になった。
最終年には当初の予定を進められるように現在は、様々なは取り組みを行っている。
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| 今後の研究の推進方策 |
コロナ禍の影響で最終年度に行う予定の実験が遅れているが、研究施設の電源供給のトラブルの解消とともに最終年度の実験を遂行する準備が出来ている。延長申請により、当初予定していた実験項目にたどり着けるように計画を練り直す。
本申請課題で提案する太陽電池システムの機構解明や発電効率の向上には、多くの種類のプラズモン吸収材料や色素増感剤の選択が必要であるが、その網羅的な活用が最終年度の目標であるため、その項目を重点的に進めていく予定である。
また、実験協力者である東京工科大学の藤田助教との連携が取れているので、協力を仰ぎつつ実験を進めていく予定である。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
コロナ禍の影響で実験の進行が予定通りに進まず、すでに購入したいた備品や消耗品で研究に必要な材料がそろっていたため、延長申請に伴い計画が変更となったため延長年度に経費を用いる必要が生じた。延長した年度中には予算が執行可能であり、当初の実験計画に沿った使用が見込める。
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