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2014 年度 実績報告書

新型D-π-A蛍光性色素を用いたTypeⅡ型色素増感太陽電池の開発

研究課題

研究課題/領域番号 24550225
研究機関広島大学

研究代表者

大山 陽介  広島大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (60403581)

研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2015-03-31
キーワード蛍光性色素 / 酸化チタン電極 / 色素増感太陽電池 / 光増感 / 光電変換
研究実績の概要

本年度は、電子求引性・吸着基としてピラジン環およびトリアジン環を有するピラジン系色素OUK-1およびトリアジン系色素OUJ-1を分子設計・合成した。これらの色素を用いた色素増感太陽電池(DSSC)を作製し、光電変換特性の評価を行った。TiO2薄膜上に吸着させた色素のFT-IRスペクトル測定から、OUK-1およびOUJ-1は、色素のピラジン環およびトリアジン環の窒素原子(N)とTiO2のブレンステッド酸サイト(Ti-OH)間で水素結合あるいはアジニウムイオン(OUK-1ではピラジニウムイオン、OUJ-1ではトリアジニウムイオン)を形成して吸着していることがわかった。一方で、電子求引性・吸着基としてピリジン環を有するピリジン系色素NI-6は、色素のピリジン環の窒素(N)とTiO2電極のルイス酸サイト(Tin+)間で配位結合(N-Tin+)を形成して吸着する。TiO2電極への色素吸着量を算出した結果、OUK-1とOUJ-1の色素吸着量は、NI-6の吸着量の半分程度であることがわかった。これらの色素を用いてDSSCを作製し、I-V測定とIPCE測定から光電変換特性の評価を行った。TiO2電極への色素吸着量が同程度の場合、ピラジン系色素OUK-1およびトリアジン系色素OUJ-1は、ピリジン系色素NI-6に匹敵する短絡光電流および光電変換効率を示すことが明らかとなった。本研究から、ピリジン-TiO2間の配位結合と同様に、色素がTiO2電極に水素結合やピラジニウムイオンを形成し吸着することでも効率良く色素からTiO2電極へ電子注入されることがわかった。

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2015 2014 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 謝辞記載あり 3件) 学会発表 (2件) (うち招待講演 2件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Development of D-π-A Fluorescent Dyes with 3-Pyridyl Group as Electron-Withdrawing Anchoring Group for Dye-Sensitized Solar Cells2015

    • 著者名/発表者名
      Yousuke Ooyama, Koji Uenaka and Joji Ohshita
    • 雑誌名

      European Journal of Organic Chemistry

      巻: 印刷中 ページ: 印刷中

    • DOI

      DOI: 10.1002/ejoc.201500341

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Development of functionally separated D-π-A fluorescent dye with pyrazyl group as electron-accepting group for dye-sensitized solar cell2015

    • 著者名/発表者名
      Yousuke Ooyama, Koji Uenaka and Joji Ohshita
    • 雑誌名

      Organic Chemistry Frontiers

      巻: 2 ページ: 552-559

    • DOI

      DOI: 10.1039/c5qo00050e

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Development of D-π-A dyes with pyrazine ring as electron-withdrawing anchoring group for dye-sensitized solar cells2014

    • 著者名/発表者名
      Yousuke Ooyama, Koji Uenaka, Yutaka Harima and Joji Ohshita
    • 雑誌名

      RSC Advances

      巻: 4 ページ: 30225-30228

    • DOI

      DOI: 10.1039/c4ra03999h

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 色素増感太陽電池用色素の新しい分子設計指針の確立2014

    • 著者名/発表者名
      大山 陽介
    • 学会等名
      第46回 構造有機化学若手の会 夏の学校
    • 発表場所
      不死王閣,大阪
    • 年月日
      2014-08-09
    • 招待講演
  • [学会発表] Solid-State Fluorescence Properties and Mechanofluorochromism of D-π-A Fluorescent Dyes2014

    • 著者名/発表者名
      Yousuke Ooyama
    • 学会等名
      Collaborative Conference on 3D & Materials Research (CC3DMR) 2014
    • 発表場所
      Songdo Convensia, Incheon/Seoul, South Korea
    • 年月日
      2014-06-24
    • 招待講演
  • [備考] 広島大学大学院工学研究科応用化学専攻有機材料化学研究室

    • URL

      http://home.hiroshima-u.ac.jp/orgmtrls/Ohshita_Group/Ohshita_Group-Home.html

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公開日: 2016-06-01  

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