酸化亜鉛/色素ハイブリッド薄膜の電気化学的作製と光電気化学的評価

氧化锌/染料杂化薄膜的电化学制备及光电化学评价

基本信息

批准号：
01F00088
负责人：
箕浦秀樹
金额：
$ 1.54万
依托单位：
Gifu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2001
资助国家：
日本
起止时间：
2001 至 2002
项目状态：
已结题

项目摘要

色素増感型太陽電池の光電極に用いられる色素修飾されたポーラス酸化物半導体薄膜は、通常半導体微粒子のペーストをコーティング、熱処理して膜を得た後に色素分子を吸着するプロセスが用いられているが、我々は増感色素を含む亜鉛塩水溶液からの一段階カソード電析によって酸化亜鉛/色素ハイブリッド薄膜を得ることに成功した他、酸化チタンとチタン塩の混合ペーストの水蒸気処理によってポーラス酸化チタン薄膜を得ることにも成功した。本研究ではこれら2種の低温合成法によって作製された光電極について、本特別研究員が構築した時間及び周波数分解光電気化学測定法による光電気化学分析を行なった。電析法によって作製された酸化亜鉛/色素ハイブリッド薄膜電極は、その高い結晶性ゆえに、通常の半導体微粒子を出発原料とするポーラス電極に比して極めて速い電子拡散を可能としていることが明らかとなった。また、電析されたハイブリッド膜においては色素分子の一部が酸化亜鉛表面に直接結合しておらず、一旦色素をアルカリ洗浄によって除去した後、再度色素溶液から色素分子を吸着することで、飛躍的な色素増感光電極機能の向上がおこることが分かった。これにより低温合成された材料としては異例のIPCE=90%の高い変換効率を達成した。水蒸気処理によって作製したポーラス酸化チタン電極についても、通常の熱処理を要するプロセスによって得られる材料に遜色ない電荷輸送特性を有していることが明らかとなった。これらの成果について今年度2報の論文が学術雑誌に掲載された他、2報が投稿済みである。また、国際会議において5件の成果発表を行なった。

用于染料敏化太阳能电池光电极的染料改性多孔氧化物半导体薄膜通常是通过涂覆半导体颗粒糊剂、对薄膜进行热处理，然后吸附染料分子来生产的。然而，我们成功地获得了氧化锌//。我们通过一步阴极沉积法从含有敏化染料的锌盐水溶液中制备了染料杂化薄膜，并且通过对氧化钛和钛盐的混合糊进行蒸汽处理也成功地获得了多孔氧化钛薄膜。在获得。在本研究中，我们使用该研究人员开发的时间和频率分辨光电化学测量方法对通过这两种低温合成方法制造的光电极进行了光电化学分析。研究表明，通过电沉积法制造的氧化锌/染料混合薄膜电极，由于其高结晶度，与以普通半导体颗粒作为起始材料制成的多孔电极相比，能够实现极快的电子扩散。另外，在电沉积杂化膜中，一些染料分子并未直接键合至氧化锌表面，并且在通过碱洗去除染料后，染料分子可以再次从染料溶液中吸附。染料敏化光电极功能显着提高。结果，我们实现了 IPCE=90% 的高转换效率，这对于低温合成的材料来说是不寻常的。据透露，通过蒸汽处理制造的多孔氧化钛电极具有与通过需要常规热处理的工艺获得的材料相当的电荷传输特性。今年，有关这些结果的两篇论文已在学术期刊上发表，其中两篇已经提交。此外，还有五项成果在国际会议上发表。