研究課題
本研究は、独自開発した新規合成法で特定の結晶面を露出するTiO2ナノ粒子を合成し、特定の結晶面における色素吸着特性と色素増感太陽電池特性との関係を解明し、表面制御による太陽電池性能向上を目的とし、H25年度は以下の内容の研究を行った。四チタン酸（H2Ti4O9）ナノシートから合成したTiO2ナノ結晶ナノ構造解析を行った。TiO2ナノ結晶のナノ構造解析の結果からナノロッド状、 四角形、リーフ状等のアナターゼ型TiO2ナノ粒子は、反応温度と溶液のpH制御によって合成された。(010)結晶面を露出するナノ粒子と[111]方向に垂直する結晶面を露出するナノ粒子をそれぞれ合成できた。[111]方向に垂直する結晶面を露出する四角形粒子と(010)結晶面を露出する四角形粒子について光触媒特性評価を行い、(010)結晶面を露出する四角形粒子は[111]方向に垂直する結晶面を露出する四角形粒子より高い光触媒活性を示すことを明らかにした。さらに色素増感太陽電池を作製し、電池特性評価を行い、比較した。(010)結晶面を露出する四角形粒子は高い短絡電流を示したが、[111]方向に垂直する結晶面を露出する四角形粒子は高い開路電圧とフィルファクターを示した。この結果から太陽電池特性はTiO2の結晶面に強く影響されることを示唆した。透過型電子顕微鏡を用いて、TiO2ナノ結晶の生成過程におけるナノ構造変化、形状変化、反応メカニズムを解明した。ダイナミック分光システムを用いて、合成したTiO2－色素ナノ複合体の光学的解析を行った。蛍光寿命測定法による光励起電子の寿命や色素-TiO2間の電子移動過程の測定結果から、色素増感光電反応における励起された色素からTiO2ナノ粒子への電子移動においては、(010)結晶面を露出するTiO2ナノ粒子への電子移動が市販のP25ナノ粒子より速い結果を得ている。
25年度が最終年度であるため、記入しない。
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