ナノカーボンの表面ナノコーティングと太陽電池への適用に対する基礎検討

纳米碳表面纳米涂层及其在太阳能电池中应用的基础研究

• 批准号: 15656074
• 负责人: 滝川 浩史
• 金额: $ 2.18万
• 依托单位: Toyohashi University of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 2003
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2003 至 2004
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-15656074/
• 关键词: ナノカーボン; 3次元ナノコーティング; 色素増感太陽電池; カーボンナノチューブ; カーボンナノコイル; カーボンナノホーン; ワイドバンドギャップ半導体; 反応性真空アーク蒸着

本研究の要点は,(1)ナノポア構造に似たナノカーボン材の全表面への3次元ナノコーティングと,(2)それを用いた新しい原理に基づくトンネル効果型色素増感太陽電池の可能性を探ることである。主目的は,カーボンナノチューブ等のナノカーボンを用いたトンネル効果型色素増感太陽電池の実現可能性を探索することである。具体的には次の内容を明らかにする。(1)個々のナノカーボンの表面へ薄膜コーティングが可能かどうか。ナノカーボンと薄膜の接合状態。(2)提案する太陽電池を高効率で駆動できる色素と色素保持層の選択に関する知見を収集するとともに,色素からの光励起電子注入機構を追究する。本年度の具体的項目として以下の実験を行った。(i)ナノカーボン合成【triple bond】カーボンナノホーン(低圧アーク法)の合成。カーボンナノツイストおよびカーボンナノコイル(多元触媒CVD法)の合成。ナノカーボンへの金属触媒担持。(ii)ナノコーティング【triple bond】反応性真空アークイオンプレーティング法を用いて3次元のナノ形状を呈するナノカーボンの表面全体にワイドバンドギャップ半導体薄膜(TiO2,ZnOなど)を形成する。(iii)ナノカーボン色素増感太陽電池セルの試作と適用性評価以上の結果,(i)と(iii)の結果から,カーボンナノチューブの陰極への適用については困難であることが分かったが,陽極への適用可能性が見出された。また,現在の技術では(ii)の実現は困難であった。

这项研究的要点是（1）在类似纳米孔结构的纳米碳材料的整个表面上进行三维纳米涂层，以及（2）利用它基于新原理创建隧道效应染料敏化太阳能电池的可能性就是去探索。主要目的是探索利用碳纳米管等纳米碳材料构建隧道效应染料敏化太阳能电池的可行性。具体而言，明确以下内容。 （1）是否可以在单个纳米碳的表面涂覆一层薄膜？纳米碳与薄膜的键合状态。 （2）我们将收集有关选择染料和染料保留层的知识，以高效驱动所提出的太阳能电池，并研究染料光激发电子注入的机制。作为今年的具体项目，进行了以下实验。 (i)纳米碳合成[三键]碳纳米角的合成(低压电弧法)。碳纳米扭曲和碳纳米线圈的合成（多催化CVD法）。在纳米碳上负载金属催化剂。 (ii)纳米涂层[三键] 使用反应真空电弧离子镀法在呈现三维纳米形状的纳米碳的整个表面上形成宽带隙半导体薄膜(TiO 2 、ZnO等)。 (iii)纳米碳染料敏化太阳能电池的试制和适用性评价根据上述(i)和(iii)的结果，发现难以将碳纳米管应用于阳极。而且，以现有技术很难实现(ii)。

项目成果

Effect of multi-catalysts on carbon nanofiber synthesis in CVD

多种催化剂对CVD碳纳米纤维合成的影响

• 发表时间: 2004
• 期刊: Transactions of the Materials Research Society of Japan 29(2)
• 作者: H.Takikawa;N.Miyakawa;南澤 伸司;Takashi Katsumata;Beibei Chen
• 通讯作者: Beibei Chen

Synthesis of twisted carbon nanofiber by catalytic CVD method

催化CVD法合成加捻碳纳米纤维

• 发表时间: 2004
• 期刊: Transactions of the Materials Research Society of Japan 29(2)
• 作者: 永田優;金光陽一;雉本信哉;松田浩一;吉田敬;N.Takenaka et al.;Takashi Katsumata
• 通讯作者: Takashi Katsumata

T.Imaizumi: "Production of multi-walled carbon nanotube and Its flake using moving torch-arc under open-air"Transactions of the Materials Research Society of Japan. (2004)

T.Imaizumi：“在露天条件下使用移动火炬弧生产多壁碳纳米管及其薄片”日本材料研究学会会刊。

滝川浩史: "T字状フィルタードアーク蒸着装置によるゴム表面への柔軟性DLC膜形成"電気学会論文誌. A-123. 738-743 (2003)

Hiroshi Takikawa：“使用 T 形过滤电弧蒸发装置在橡胶表面形成柔性 DLC 膜”，日本电气工程师学会会刊 A-123（2003 年）。

宮川信秀: "真空アーク蒸着法によるゴム表面へのDLC膜形成"プラズマ応用科学. 11. (2003)

Nobuhide Miyakawa：“通过真空电弧蒸发法在橡胶表面形成DLC膜”等离子应用科学11。（2003年）