| 研究課題/領域番号 |
24350103
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 研究機関 | 山形大学 |
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研究代表者 |
吉田 司 山形大学, 大学院・理工学研究科, 教授 (90273127)
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| 研究期間 (年度) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| キーワード | 酸化亜鉛 / チオシアン酸銅 / ナノ構造 / ハイブリッド / 自己組織化 / 太陽電池 / Turingパターン / 色素増感 |
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| 研究概要 |
本研究では、無機化合物半導体薄膜の電解析出において、電解浴中に添加することで無機/有機ナノハイブリッド薄膜を形成し、その自己組織化構造体を用いた太陽電池の性能向上を果たし、太陽電池のワンポット合成に対する活路を見出すことを目的とする。同時に、ナノスケールでの相分離による自発的なナノ構造の発現について、その形成原理と制御手法の解明を目指す。
H24年度は、ZnOとの複合化によって特異的なナノ構造複合体を与えるローダミンBを、電析によって直接高結晶性の薄膜を得ることが可能な広バンドギャップP型半導体であるCuSCN薄膜系に適用することを検討した。水/エタノール混合溶媒比や添加するローダミン量を適宜制御することで、色素で濃厚に着色され、微細なナノ構造を有したCuSCN/ローダミンBハイブリッド膜を得ることに成功した。この薄膜をジメチルアセトアミドに浸漬することで、膜中のローダミンをほぼ完全に除去出来ることが分かり、広比表面積且つ高結晶性なポーラス結晶構造CuSCNが得られた。これら成果は論文投稿準備中。このハイブリッド電析膜を発電層として、従来のZnO系ハイブリッド膜とは反転した構造のワンポット太陽電池の評価に取り組む他、ホール注入可能な増感色素を探索し、光カソードに基づく色素増感太陽電池へも展開する。
一方、Turingの反応拡散モデルによって構造構築が起こると考えられるZnO/ローダミンBハイブリッド膜について、JFEテクノリサーチ株式会社の協力により、FIB-SEMによって連続的な断面画像を得て、3D画像を構築することに成功した。膜の成長方向について、カーテンウォール構造が折り畳まれていく過程の詳細が明らかになると期待される。今後組成の異なるハイブリッド膜やローダミンの誘導体についてもこの観察手法を適用して、形成原理の究明と電池性能の向上を進める。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
岐阜大学から山形大学への異動に際して、年度初めに装置の移設や再立ち上げのための時間を要したため。現在は実験等は1頂調に進んでいる。
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| 今後の研究の推進方策 |
ZnO/ローダミン系の構造観察としてはFIB-SEMが最も有効な手段であることが分かったので、これを中心に実施する。自己組織化をもたらす色素群の探索を進める。ワンポット太陽電池のみに限定されることなく、得られた材料を色素増感系に用いたり、異種の有機半導体と複合化させるなどの検討も進める。
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| 次年度の研究費の使用計画 |
色素の溶液中での凝集性と膜中での集合状態を詳細に調べる必要があるので、希薄～濃厚溶液や薄膜についての吸収スペクトル測定が可能な分光光度計を導入する。実験を加速するために、研究補佐員を雇用する。
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