| 研究課題/領域番号 |
25410206
|
|---|
| 研究機関 | 独立行政法人産業技術総合研究所 |
|---|
研究代表者 |
塩山 洋 独立行政法人産業技術総合研究所, 電池技術研究部門, 研究主幹 (40357182)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2013-04-01 – 2016-03-31
|
| キーワード | ナノチューブ・フラーレン / 太陽電池 / エネルギー変換 / 電子受容体 |
|---|
| 研究実績の概要 |
本研究では、フラーレンと同様の電子受容性のある単層カーボンナノチューブ（以下SWCNTと略記）を、各種アンテナ分子の励起状態の電子移動消光過程を通じて評価する技術の開発を目的としている。
以前の研究より、SWCNTは有機系太陽電池でアンテナ分子として利用されているルテニウムビピリジンの発光を電子移動消光することを見出している。平成２５年度は、水溶液中における様々なアンテナ分子の光励起状態を、各種の水溶性SWCNTを用いて実際に消光することにより電子受容性を評価した。ピレン誘導体、ローダミン系色素、チオニン系色素などの一般的に用いられているアンテナ分子では、いずれもSWCNTと基底状態で電荷移動錯体を形成し、従って太陽電池での光電変換に必要な電子移動は起こっていないことが分かった。以上の成果を踏まえ、平成２６年度はルテニウム錯体系に特化して本研究を進めた。
SWCNTと励起されたルテニウムビピリジンが電子移動相互作用している水溶液系に、メチルビオローゲンイオンや銅イオン、ナトリウムイオンをそれぞれ添加した。ルテニウムビピリジンの消光挙動を解析することにより、SWCNTと各イオンの親和性は、ルテニウムビピリジンイオン ＞ メチルビオローゲンイオン ＞ 銅イオン ＞ ナトリウムイオン の順であることが分かった。いわゆるソフトなイオンの方がハードなイオンよりもSWCNTとの親和性が高く、相互作用しやすいと説明付けられる。これらは有機太陽電池の設計に利用できる指針である。
また金属型SWCNTと半導体型SWCNTを用いて励起ルテニウムビピリジンの発光を消光することにより、カイラル指数が電子移動相互作用に及ぼす影響を調べた。その結果、金属型SWCNTにおいてのみ電子移動が起こることが明らかとなった。その理論的な解釈は、現在検討中である。
|
| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
計画通り、ルテニウム錯体をアンテナ分子として、SWCNT周辺の各種イオンとの相互作用について解明することができた。また金属型SWCNTと半導体型SWCNTとでは、アンテナ分子との相互作用に違いがあることを見出した。
|
| 今後の研究の推進方策 |
今後は実際の太陽電池で使用する際に重要である高分子電解質とSWCNTとの界面構造についても詳細に調べ、SWCNTの有機系太陽電池への実用化につなげたい。また太陽電池使用上で問題となる安定性や、発電性能の温度依存性についても、光化学の基礎的観点から明らかにする予定である。
|
