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2012 年度 実績報告書

プラズモニック太陽電池の創製

研究課題

研究課題/領域番号 22241028
研究機関九州大学

研究代表者

山田 淳  九州大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (30136551)

研究期間 (年度) 2010-04-01 – 2013-03-31
キーワードナノ構造形成 / プラズモン / 金属ナノ構造 / 光電変換 / 太陽電池
研究概要

金・銀ナノ粒子と有機薄膜を組み合わせた光電変換素子の作製をいくつかの方法で継続して進めるとともに、光電変換特性の評価と二極式電池についても検討し、以下のような成果を得た。 (1)ナノスフェアによる検討(山田、連携研究者:米村、高橋)金・銀ナノスフェアを静電吸着法で電極上に固定し、ポリチオフェン薄膜を電解重合法やスピンコート法で形成させた構造の光電変換素子を構築した。分光照射装置を購入し、太陽電池特性評価を集中的に推進できるように整備した。電解重合法では、電気化学的に強靭な金ナノ粒子から開始した。金ナノ粒子の吸着量を変えた光電変換素子について検討した結果、金ナノ粒子密度が10-20%で光電流特性が最適となることが明らかとなった。銀ナノスフェアについてはスピンコート法で光電変換薄膜を作製し、膜厚と光電流特性について検討したところ、膜厚が100nm程度が最適であることを明らかにした。また、銀ナノ粒子の表面をチオール分子で保護すると、銀ナノ粒子の溶解が阻害され、安定な光電流とともに増強効果が認められた。規則的なシリカ微粒子アレイ上に周期的な金ナノ構造を蒸着法で作製した素子についても検討し、プラズモン分光特性に相応した光電流挙動を確認した。ポリチオフェン-フラーレン混合色素薄膜について二極式太陽電池を作製し、銀ナノ粒子による性能向上を確認した。 (2)非球状ナノ粒子での検討(山田、連携研究者:高橋、特別研究員)近赤外域に強い吸収をもつ金ナノロッドを基板に吸着させた後、スプレーパイロリシス法により酸化チタン層を付着させることにより、300℃においても形状を保持させることに成功した。一方では、立方体形状の銀ナノキューブをとポリチオフェン-フラーレン混合色素からなる薄膜太陽電池の構成に成功した。銀ナノスフェアの場合と比較して性能の向上が認められた。

現在までの達成度 (区分)
理由

24年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

24年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (18件)

すべて 2013 2012 その他

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件) 学会発表 (11件) (うち招待講演 1件) 図書 (2件)

  • [雑誌論文] Photoelectrochemical Responses from Zinc Porphyrin-Silver Nanoparticle Composite Films Fabricated2013

    • 著者名/発表者名
      Ryuji Matsumoto et al
    • 雑誌名

      Journal of Physical Chemistry C

      巻: 117 ページ: 2486-2493

    • DOI

      10.1021/jp306313w

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Photocurrent Enhancement in Porphyrin-Silver Nanoparticle Composite Films Using Nanostructures of Silver Nanoparticles2013

    • 著者名/発表者名
      Ryuji Matsumoto et al
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 52 ページ: 04CK07(1-7)

    • DOI

      10.7567/JJAP.52.04CK07

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effects of Film Thickness on the Photocurrent Generation from Polithiophene-fullerene Thin Films2012

    • 著者名/発表者名
      Jing You et al
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 51 ページ: .02BK04(1-4)

    • DOI

      10.1143/JJAP.51.02BK04

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Photocurrent enhancement tuned with Plasmonic resonance in self-assembled monolayers fabricated on regularly arrayed nanostructures2012

    • 著者名/発表者名
      Kosuke Sugawa et al
    • 雑誌名

      Photochemical&Photobiological Sciences

      巻: 11 ページ: 318-322

    • DOI

      10.1039/c1pp05229b

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Electropolymerized Polythiophene Photoelectrodes with Density-Controlled Gold Nanoparticles2012

    • 著者名/発表者名
      Yukina Takahashi et al
    • 雑誌名

      Langmuir

      巻: 28 ページ: 9155-9160

    • DOI

      10.1021/la300227j

    • 査読あり
  • [学会発表] Stability improvement of gold nanorod films through inorganic coating

    • 著者名/発表者名
      Yukina Takahashi et al
    • 学会等名
      IACIS 2012
    • 発表場所
      仙台国際センター(宮城)
  • [学会発表] Effects of Silver Nanoparticles on Photoelectrochemical Properties of Organic Dye-silver Nanop@article

    • 著者名/発表者名
      Ryuji Matsumoto et al
    • 学会等名
      Yamada Conference LXVI
    • 発表場所
      日本未来科学館(東京)
  • [学会発表] Photoelectric Conversion Utilizing Plasmonic Nanostructures

    • 著者名/発表者名
      Sunao Yamada
    • 学会等名
      Yamada Conference LXVI
    • 発表場所
      日本未来科学館(東京)
    • 招待講演
  • [学会発表] Fabrication and photoelectric conversion properties of polymer photovoltaic devices incorporating noble

    • 著者名/発表者名
      Tsuyoshi Akiyama et al
    • 学会等名
      Yamada Conference LXVI
    • 発表場所
      日本未来科学館(東京)
  • [学会発表] 電気化学的手法を用いた金属ナノ粒子複合光電極の作製

    • 著者名/発表者名
      海野 英久 他
    • 学会等名
      第49回化学関連支部合同九州大会
    • 発表場所
      北九州国際会議場(福岡)
  • [学会発表] Effects of Silver Nanoparticles on Photocurrents of Zinc Porphyrin-VViologe Linked Compounds-Silver

    • 著者名/発表者名
      Ryuji Matsumoto et al
    • 学会等名
      KJF 2012
    • 発表場所
      さくらホール(宮城)
  • [学会発表] 水分散金ナノロッドの疎水化に用いる抽出溶媒の検討

    • 著者名/発表者名
      元部 萌 他
    • 学会等名
      日本分析化学会第61年会
    • 発表場所
      金沢大学(石川)
  • [学会発表] 薄層酸化チタン被覆金ナノロッドの耐熱性およびセンシング特性の評価

    • 著者名/発表者名
      宮原 奈津美 他
    • 学会等名
      日本分析化学会第61年会
    • 発表場所
      金沢大学(石川)
  • [学会発表] 亜鉛ポルフィリン-銀ナノ粒子複合フィルムの光電気化学特性

    • 著者名/発表者名
      松元 竜児 他
    • 学会等名
      第2回CSJ化学フェスタ2012
    • 発表場所
      東京工業大学(東京)
  • [学会発表] Effects of Silver Nanoprticles with Different Sizes on Photoelectrochemical Responses of Polythiophene-

    • 著者名/発表者名
      Jing You et al
    • 学会等名
      第31回 固体・表面光化学討論会
    • 発表場所
      大阪大学(大阪)
  • [学会発表] 局在表面プラズモン共鳴を活用した光活性有機薄膜電極の高感度化

    • 著者名/発表者名
      高橋 幸奈 他
    • 学会等名
      人工光合成による太陽光エネルギーの物質交換:実用化に向けての異分野融合 第1回公開シンポジウム
    • 発表場所
      東工大蔵前会館くらまえホール(東京)
  • [図書] プラズモンナノ材料開発の最前線と応用2013

    • 著者名/発表者名
      高橋 幸奈 他
    • 総ページ数
      8
    • 出版者
      シーエムシー出版
  • [図書] 金属および半導体ナノ粒子の科学 新しいナノ材料の機能性と応用展開2012

    • 著者名/発表者名
      高橋 幸奈 他
    • 総ページ数
      7
    • 出版者
      化学同人

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公開日: 2014-07-24  

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