p型半導体/色素自己組職化複合薄膜を用いる反転型太陽電池

采用p型半导体/染料自组装复合薄膜的倒置太阳能电池

• 批准号: 15655047
• 负责人: 吉田 司
• 金额: $ 1.98万
• 依托单位: Gifu University
• 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-15655047/
• 关键词: p型半導体; 色素; ハイブリッド; 電気化学析出; 薄膜; 太陽電池; HSAB則; 自己組織化

色素増感太陽電池に用いられるTiO_2などのn型半導体光アノードについて、用いられる色素は硬いLewis塩基として振舞うカルボキシル基やスルホン酸基をアンカー基として有しており、これらが固いLewis酸点として振舞うTi(IV)サイトに安定な結合を形成することが重要と考えられる。固体型色素増感太陽電池のホール輸送材料としても用いられるp-CuSCNと色素分子間の結合形成には典型的軟らかいLewis酸点であるCu(I)サイトに対して、-NCSなどの軟らかいLewis塩基をアンカー基として含む色素が有効との考えから、Ru(dcbpy)_2(NCS)_2やFluorescein isothiocyanateなどの色素を共存させたCu(ClO_4)_2とLiSCN混合水溶液からの複合体電析を試みたところ、これらの色素で着色されたCuSCN/色素複合体薄膜が得られた。色素分子の吸着に伴い、膜の表面形態や結晶配向性が変化した。さらにNCSを色素で置換するのではなく、Cu(I)をカチオン性色素で置換することによる複合体形成を試みた。ローダミンやオキサジンなどの4級アンモニウム基を有する色素を共存させた溶液からの電析により、これらの色素で濃厚に着色された複合体薄膜を得る事に成功し、このアプローチの正しさも確認された。得られた複合体膜中の色素の蛍光は完全に消光されることが分かり、励起状態からのホール注入が示唆された。溶存酸素やメチルビオロゲンを電子アクセプタとして含む電解液中での光電気化学測定において、これらの複合体薄膜は色素分子の増感作用に基づく光カソード機能を示し、上述の考え方が光カソード系の構築に有効であることが分かったが、これらアクセプタの溶解度が限られるために光電流は最大で0.4mAcm^<-2>程度と小さく、起電力も100mV程度なため、光アノード系と同様な湿式電池の構成は困難であった。今後n型半導体との積層を試み、固体型電池としての評価を進めたい。

对于染料敏化太阳能电池中使用的N型半导体光持有型TIO_2，所使用的染料具有羧基和磺酸基团，它们作为锚固组的硬刘易斯基碱，并且认为这些基团在Ti（IV）位点形成稳定的键，而这些组在Ti（iv）位点形成硬蛋白酸的点。 As a result of the idea that a dye containing a soft Lewis base such as --NCS as an anchor group is effective for the formation of bonds between p-CuSCN, which is also used as a hole transport material for solid-state dye-sensitized solar cells, and dye molecules, is effective for the formation of bonds between p-CuSCN and dye molecules, the Cu(I) site, a typical soft Lewis acid point, was使用的，并从混合的Cu（Clo_4）_2的混合水溶液中尝试进行复杂的电解，其中将染料（dcbpy）_2（NCS）_2和荧光素同心氰酸酯共存，并获得了CUSCN/Dye Comploce薄膜，并获得了这些染料的颜色。随着染料分子的吸附改变了膜的表面形态和晶体方向。此外，我们没有用染料代替NC，而是试图通过用阳离子染料代替Cu（i）来形成复合物。通过从溶液中进行的电穿孔，在该溶液中，将五铵基（如若丹明和阿恶嗪）共存的染料共存，我们能够使用这些染料获得浓密的颜色的复杂薄膜，并确认了这种方法的正确性。发现所得复合膜中染料的荧光完全淬灭，表明激发态的孔注射。在含有溶解氧和甲基神的电解质中的光电化学测量中，作为电子受体，这些复杂的薄膜基于染料分子的敏化作用表现出光子阴极的功能，并且发现上述概念在这些构造的构造系统中是有限的。 MACM^<-2>，电动力约为100 mV，因此很难构造类似于光阳极系统的电池。将来，我们想尝试用N型半导体堆叠它，并将其评估为固态电池。

项目成果

吉田 司, 箕浦秀樹(分担執筆): "第10章「p-CuSCN/色素複合体薄膜の電気化学的作製と色素増感光カソードへの応用」書名「色素増感型太陽電池の技術開発」"技術教育出版. 11 (2003)

Tsukasa Yoshida、Hideki Minoura（合着）：《第10章“p-CuSCN/染料复合薄膜的电化学制备及其在染料敏化光电阴极中的应用》标题：《染料敏化太阳能电池的技术发展》技术教育出版。 11 (2003)

第10章「p-CuSCN/色素複合体薄膜の電気化学的作製と色素増感光カソードへの応用」書名「色素増感型太陽電池の技術開発」

第10章：“p-CuSCN/染料复合薄膜的电化学制备及其在染料敏化光电阴极中的应用” 题目：“染料敏化太阳能电池的技术发展”

• 发表时间: 2003
• 作者: 吉田 司;箕浦秀樹(分担執筆)
• 通讯作者: 箕浦秀樹(分担執筆)