ナノカーボン材料を利用した太陽電池作製と評価

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 23760180
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 熱工学
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: エイナルソン エリック ジー 東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 講師 (00553603)
• 研究期間 (年度): 2011 – 2013
• キーワード: 垂直配向単層カーボンナノチューブ / 自己組織化 / ヘテロ接合太陽電池

研究概要

垂直配向単層CNT膜を温度制御した水蒸気にさらし，単層CNTがハニカムセル状に凝集しマイクロ・ハニカム構造を持つ膜自己集合した．成長した単層CNTの膜厚と水蒸気処理の条件によって様々なハニカム構造が得られる．この方法で作ったハニカム膜は，同じく炭素材料である透明伝導膜として使われているバッキペーパーより伝導性も透明度が高いことを明らかにした．
セル内では単層CNTが水平にシリコン基板と良好に接触する構造が自己組織化的に形成されることが分かった．この自己組織化ハニカム単層CNT膜をn型シリコン上に転写し，ヘテロ接合太陽電池を作成した．ドーピングなどを行わずに，5%程度の光変換効率が得られた．

研究成果

• [雑誌論文] Self-Assembled Micro-Honeycomb Network of Single-Walled Carbon Nanotubes for Solar Cell (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Cui, T. Chiba, S. Omiya, T. Thura- kitseree, P. Zhao, S. Fujii, H. Kataura, E. Einarsson, S. Chiashi, S. Maruyama
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. Lett 巻: 4 ページ: 2571–2576
  • DOI: 10.1021/jz401242a
• [雑誌論文] Investigation of Non-Segregation Graphene Growth on Ni via Iso- tope-Labeled Alcohol Catalytic Chem- ical Vapor Deposition (2013)
  • 著者名/発表者名: P. Zhao, B. Hou, X. Chen, S. Kim, S. Chiashi, E. Einarsson, S. Maruyama
  • 雑誌名: Nanoscale 巻: 5 ページ: 6530–6537
  • DOI: 10.1039/C3NR01080E
• [雑誌論文] Self-Limiting Chemical Vapor Depo- sition Growth of Monolayer Graphene from Ethanol (2013)
  • 著者名/発表者名: P. Zhao, A. Kumamoto, S. Kim, X. Chen, B. Hou, S. Chiashi, E. Einarsson, Y. Ikuhara, S. Maruyama
  • 雑誌名: Phys. Chem. C 巻: 117 ページ: 10755–10763
  • DOI: 10.1021/jp400996s
• [雑誌論文] Carbon atoms in etha- nol do not contribute equally to for- mation of single-walled carbon nano- tubes during CVD synthesis (2013)
  • 著者名/発表者名: R. Xiang, B. Hou, E. Einarsson, P. Zhao, S. Harish, K. Moriyama, Y. Miyauchi, S. Chiashi, Z. Tang, S. Maruyama
  • 雑誌名: ACS Nano 巻: 7, (4) ページ: 3095–3103
  • DOI: 10.1021/nn305180g
• [学会発表] Diameter controlled CVD growth of nitro- gen-incorporated single-walled carbon nanotubes (2014)
  • 著者名/発表者名: S. Maruyama, T. Thurakitseree, C. Kramberger, K. Ogasawara, S. Chiashi, E. Einarsson
  • 学会等名: IWEPNM 2014
  • 発表場所: Kirchberg in Tirol, Austria
  • 年月日: 20140308-15
• [学会発表] CVD growth control of single-walled carbon nanotubes by nitrogen (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Thurakitseree, C. Kramberger, S. Chiashi, E. Einarsson, S. Maruyama
  • 学会等名: 4^<th> A3 symposium on Emerging Materials : Nanomaterials for Energy and Elec- tronics
  • 発表場所: Jeju,韓国
  • 年月日: 20131110-14
• [学会発表] Self As- sembled Micro-Honeycomb Network of Single-Walled Carbon Nanotubes for Heterojunction Solar Cells (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Cui, T. Chiba, E. Einarsson, S. Chiashi, S. Maruyama
  • 学会等名: JSAP-MRS Joint Symposia
  • 発表場所: 同志社大学・京都府京田辺市
  • 年月日: 20130916-20
• [学会発表] Self-Assembled Micro Honeycomb Network of Single-Walled Carbon Nanotubes for Heterojunction Solar Cells (2013)
  • 著者名/発表者名: S. Maruyama, K. Cui, E. Einarsson, S. Chiashi
  • 学会等名: International Conference on Nanoscience and Tech- nology China
  • 発表場所: 北京・中国
  • 年月日: 20130905-07
  • 招待講演
• [学会発表] Self Orga- nized Micro-Honeycomb Network Structure of Single-Walled Carbon Nanotubes for Photovoltaic Devices (2013)
  • 著者名/発表者名: S. Maruyama, K. Cui, T. Chiba, E. Einarsson, S. Chiashi
  • 学会等名: ASME 2013 Summer Heat Transfer Conference
  • 発表場所: Minneapolis, USA
  • 年月日: 20130714-19
  • 招待講演
• [学会発表] Precursor-dependent reversible di- ameter modulation of vertically aligned single-walled carbon nanotubes (2013)
  • 著者名/発表者名: E. Einarsson, T. Thurakitseree, Kumamoto, C. Kramberger, S. Chiashi, Y. Ikuhara, S. Maruyama
  • 学会等名: NT13: Fourteenth international con- ference on the science and application of nanotubes
  • 発表場所: Espoo, Finland
  • 年月日: 20130624-28
• [学会発表] Self assem- bled micro-honeycomb network of sin- gle-walled carbon nanotubes for het- erojunction solar cells (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Cui, T. Chiba, E. Einarsson, S. Chiashi, S. Maruyama
  • 学会等名: NT13: Four- teenth international conference on the science and application of nanotubes
  • 発表場所: spoo, Finland
  • 年月日: 20130624-28
• [学会発表] Self Assembled Mi- cro-Honeycomb Network of Single-Walled Carbon Nanotubes for Heterojunction Solar Cell (2013)
  • 著者名/発表者名: S. Maruyama, K. Cui, T. Chiba, E. Einarsson, S. Chiashi
  • 学会等名: 1st Carbon Nanotube Thin Film Ap- plications Symposium (CNTFA13)
  • 発表場所: Tallinn, Estonia
  • 年月日: 2013-06-29
• [学会発表] Self-Assembled Micro Hon- eycomb Network of Single-Walled Carbon Nanotubes for Heterojunction Solar Cell (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Cui, T. Chiba, E. Einarsson, S. Chiashi, S. Maruyama
  • 学会等名: 7th International Workshop on Metrology, Standardization and Industrial Quality of Nanotubes
  • 発表場所: Tallinn, Estonia
  • 年月日: 2013-06-29
• [学会発表] Precursor-dependent reversi- ble diameter modulation of vertically aligned single-walled carbon nanotubes (2013)
  • 著者名/発表者名: E. Einarsson, T. Thurakitseree, A. Kuma- moto, C. Kramberger, S. Chiashi, Y. Ikuhara, S. Maruyam
  • 学会等名: 7th Inter- national Workshop on Metrology, Standard- ization and Industrial Quality of Nanotubes
  • 発表場所: Tallinn, Estonia
  • 年月日: 2013-06-29
• [図書] Syn- thesis of carbon nanotubes for photonic applications"in Carbon Nanotubes and Graphene for Photonic Applications, S. Yamashita and J.H. Choi (Eds.) (2013)
  • 著者名/発表者名: 1. E. Einarsson and S. Maruyama
  • 出版者: Woodhead Publishing, Cambridge
• [備考]
  • URL: http://www.photon.t.u-tokyo.ac.jp/