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2015 年度 実績報告書

酸化物ナノチューブとグラフェンの複合化と光電気化学によるキャラクタリゼーション

研究課題

研究課題/領域番号 25390021
研究機関名城大学

研究代表者

坂東 俊治  名城大学, 理工学部, 教授 (20231540)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2016-03-31
キーワードナノチューブ / 酸化物 / 光電変換 / グラフェン
研究実績の概要

ゾル・ゲル法により作製した酸化鉄ナノチューブを用いて光電変換用のセルを作製した.負極のITO基板上に,鉄アセチルアセトナートのエタノール溶液をスピンコートすることにより酸化鉄薄膜緻密層を形成し,アセチルアセトンでペースト状にした酸化鉄ナノチューブをその上にスピンコートして多孔質層とした.その後,多孔質層のナノチューブを固定するため加熱処理を施す.ナノチューブは加熱処理で,結晶構造や形態が変化するため,熱処理温度の最適化を行う必要があり,270℃の空気中熱処理において目的の多孔質層が形成できることを見出した.この多孔質層上に有機ペロブスカイト(CH3NH3PbI3)をスピンコートし,次に正孔移送層となるP3HTをスピンコートした後,金電極を真空蒸着して光電変換用のセルとした.この過程で問題となったのは有機ペロブスカイトをスピンコートするための条件であり,回転数を上げすぎると,有機ペロブスカイトが多孔質層に十分拡散せず,光電変換特性が悪くなる.また,回転数を抑えすぎると,緻密層近くまで拡散し,電荷分離が有効に行われなくなり,変換効率が悪くなることも見出した.最適なスピンコート条件では,短波長領域(400nm付近)での光分光感度特性(IPCE)は40%に達し,600nm 程度の赤色領域でも10%程度IPCEを実現することができた.さらに金電極をグラフェンに置き換える実験を行い,ガラス基板上にグラフェンおよび伝導性を高めた窒素ドープグラフェンの転写を行った.
亜鉛ドープした酸化鉄ナノチューブについても同様にセルを作製し,IPCEを測定したが,酸化鉄ナノチューブに比べ半分程度の特性しか得られなかった.これは,純度の高い亜鉛ドープ酸化鉄ナノチューブが得られていないこと,亜鉛をドープすることにより導電性が低下することなどの原因が考えられ,試料の高純度化を通じて解決していく必要がある.

  • 研究成果

    (5件)

すべて 2015

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 3件)

  • [雑誌論文] Bandgap narrowing of iron oxide nanotubes upon doping with zinc and their spectral sensitivity used as photoelectrode2015

    • 著者名/発表者名
      Y. Kosugi, T. Tomiyasu, S. Bandow
    • 雑誌名

      MRS Advances

      巻: なし ページ: 1-6

    • DOI

      10.1557/adv.2015.28

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Bandgap Narrowing of Iron Oxide Nanotubes upon Doping with Zinc and Their Spectral Sensitivity Used as Photoelectrode2015

    • 著者名/発表者名
      Yuta Kosugi, Takuya Tomiyasu, Shunji Bandow
    • 学会等名
      2015 MRS Fall Meeting
    • 発表場所
      ボストン
    • 年月日
      2015-11-30 – 2015-12-04
    • 国際学会
  • [学会発表] Preparation of iron oxide nanotubes with spectral sensitivity peak at red light region and its application to photo-voltaic device2015

    • 著者名/発表者名
      Yuta Kosugi, Takuya Tomiyasu, Shunji Bandow
    • 学会等名
      The 49th Fullerene Nanotubes Graphene General Symposium
    • 発表場所
      福岡
    • 年月日
      2015-09-07 – 2015-09-09
  • [学会発表] Optical band-gap narrowing of iron oxide nanotubes by temperature annealing and zinc doping2015

    • 著者名/発表者名
      Shunji Bandow, Yuta Kosugi
    • 学会等名
      The 16th International Conference on the Science and Application of Nanotubes (NT15)
    • 発表場所
      名古屋
    • 年月日
      2015-06-29 – 2015-07-03
    • 国際学会
  • [学会発表] Spectral sensitivity of pristine and zinc doped iron-oxide nanotube based solar cell2015

    • 著者名/発表者名
      Yuta Kosugi, Shunji Bandow,
    • 学会等名
      The 16th International Conference on the Science and Application of Nanotubes (NT15)
    • 発表場所
      名古屋
    • 年月日
      2015-06-29 – 2015-07-03
    • 国際学会

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公開日: 2017-01-06  

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