研究課題
前年度までに、色素増感太陽電池における酸化チタンメソポーラス薄膜の形成材料として、アナターゼ結晶の主要露出面が｛001｝面である粒子を、一般的な露出面である｛101｝面と比較して面の太陽電池デバイスにおける効果について検証を行ってきた。本年度では、新たに、｛100｝面を大きく露出した酸化チタンを合成し、従来の｛101｝面が多くを占める酸化チタン粒子と比較して、露出結晶面の特性について、色素増感太陽電池形における特性の違いを評価した。また、｛001｝面および｛100｝面主要酸化チタンについて、｛101｝面主要酸化チタンとのトラップ準位の比較を行うため、北海道大学触媒研究センターにて光音響分光測定法によるトラップ準位および密度の評価を行った。さらには、これまでの知見を生かし、新規のペロブスカイト太陽電池にこの結晶面選択的酸化チタンを導入し、電子移動特性を利用して、高効率化因子のひとつである、ペロブスカイト結晶から酸化チタンへの電子移動測定の向上が｛001｝面主要酸化チタンにおいて可能であることを示した。｛100｝面主要酸化チタンについて有機系色素を用いて太陽電池特性の評価を行った結果、｛001｝面主要酸化チタンと同様に、｛101｝面主要酸化チタンに比して高い注入特性を示す結果を得ることに成功した。さらに、光音響分光測定法によるトラップ準位および密度の定量的評価を行った結果、｛001｝面主要酸化チタンにおいては、｛001｝面比率の増加とともに、トラップ準位が低エネルギー側にシフトすることを確認した。一方で、｛100｝面主要酸化チタンについては、そのような傾向は見られず、従い、それぞれの系において見られる一連の注入特性増加については、原因は違うことが明らかとなった。さらには、この主要露出結晶面の異なる酸化チタンをペロブスカイト太陽電池に適用したところ、電子移動物性の違いが見られた。
1: 当初の計画以上に進展している
前年度までに、色素増感太陽電池における酸化チタンメソポーラス薄膜の形成材料として、アナターゼ結晶の主要露出面が｛001｝面である粒子を、一般的な露出面である｛101｝面と比較して面の太陽電池デバイスにおける効果について検証を行ってきた。本年度では、新たに、｛100｝面を大きく露出した酸化チタンを合成し、従来の｛101｝面が多くを占める酸化チタン粒子と比較して、露出結晶面の特性について、色素増感太陽電池形における特性の違いを評価した。また、前年度まで得ていた｛001｝面主要酸化チタンおよび本年度新規に評価した｛100｝面主要酸化チタンについて、｛101｝面主要酸化チタンとのトラップ準位の比較を行うため、北海道大学触媒研究センター大谷教授と共同で光音響分光測定法によるトラップ準位および密度の定量的評価を行った。さらには、これまでの知見を生かし、新規のペロブスカイト太陽電池にこの結晶面選択的酸化チタンを導入し、電子移動特性を利用して、高効率化因子のひとつである、ペロブスカイト結晶から酸化チタンへの電子移動測定の向上が｛001｝面主要酸化チタンにおいて可能であることを示した。このように、当初想定していた色素増感系において、光電変換特性の大きく影響を与える、電子移動物性、および分子吸着物性による、光捕集効率の向上について、明確な因子の抽出と解析を行うことができた。さらには、当初予定していた色素増感系に加えてペロブスカイト太陽電池という、ここ最近で注目される太陽電池系にも積極的に研究を展開し、電子移動物性を制御する指針を新たに得た。従い、研究の進捗としてはこれまでに、仮定していた進捗予定を大きく超えて進んでいると考える。
本年度は当初最終年度のため、既に研究成果として得られた結果をより詳細に解析すること、補足するデータを取得することを中心として研究を進める。また、新たに得られ始めているペロブスカイト太陽電池に対する適用例を拡張し、この系における効率制御因子を明らかにすると共に、酸化チタン結晶面を機軸とする学理の構築へと展開を行う。さらには、これまで得た結果を社会に発信する活動が研究最終年度としての研究の中心となる。従い、学会シンポジウム等への出席と発表、さらには学術雑誌等への論文投稿を中心に、本研究助成での成果を余すところ無く、社会発信する、研究のまとめを行う。
実験用途の共通合成試薬等について、特段支出することなく研究を推進することができたため、当初予定から、消耗品類を削減することができたため。
次年度では、当初予定では合成試薬類および旅費を少なめに見積もっているため、合成試薬および旅費に支出を予定している。
すべて 2016 2015 その他
すべて 国際共同研究 (5件) 雑誌論文 (8件) (うち査読あり 8件、 謝辞記載あり 4件) 学会発表 (27件) (うち国際学会 8件、 招待講演 3件) 図書 (1件)
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