パンクロマティック有機色素の創製を基盤とするエネルギー変換デバイスの開発

基于全色有机染料的能量转换装置的开发

• 批准号: 22K05260
• 负责人: 佐々木 真一
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Nagahama Institute of Bio-Science and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K05260/
• 关键词: 色素; クロロフィル; 人工光合成; 太陽電池; ペロブスカイト; 光触媒; 水素発生; 自己会合; 有機色素; 色素; クロロフィル; 人工光合成; 太陽電池; ペロブスカイト; 光触媒; 水素発生; 自己会合; 有機色素

有機薄膜太陽電池の効率向上にむけて、クロロフィル-aから誘導される自己会合性の亜鉛クロリンとフラーレン（C60）を組み合わせたデバイスを作製し、動作原理の解明を行った。この電池は従来型のドナー・アクセプター系とは異なり、光合成Z-スキームと同様のエネルギー配列で作動することを明らかにした。クロリン層へエチレンジアミンを添加することにより、効率を280%増大できることを示した。紅色光合成細菌の産生するバクテリオクロロフィル-aを素材として、ペロブスカイト太陽電池へ応用できる機能性色素の合成を行った。17位エステル末端に疎水性/親水性の異なる５種の側鎖を導入した自己会合性バクテリオクロリンを合成し、ホール輸送層としての特性を調べたところ、脂溶性のドデシル基を導入した色素J型会合体薄膜を用いた電池が最も高い光電変換効率を示した。クロロフィルとバクテリオクロロフィルの自己会合性誘導体を溶液乾固法でTi3C2Txナノシート上にコーティングした有機無機ハイブリッド型光触媒を作製し、光照射下において水分解により水素発生を行う際の触媒効率を検討した。光吸収域の異なる２種の色素を順次積層させることにより、近赤外に至るまでの幅広い波長領域の光を活用することができ、各色素それぞれを単独で用いた場合よりもはるかに水素発生効率が向上することを示した。クロロフィルポリマー膜を利用したスーパーキャパシタの構築を目的として、電気化学的重合法に適したモノマーユニットの構造探索を行った。クロリン環の３位置換基（ビニル、エテニル）ならびに中心金属（Mg, Co, Ni, Cu, Zn, Ga）をかえたモノマーを合成し、ITOガラス基板上に重合させて蓄電性能を評価したところ、NiとCuクロリンが他の金属錯体よりも良好な特性を示した。

为了提高有机薄膜太阳能电池的效率，制造了一种装置，该设备结合了源自叶绿素a的自缔合性锌氯和富勒烯（C60），以阐明工作原理。与传统的捐助者受体系统不同，该电池以与光合Z-Scheme相似的能量布置运行。已经表明，将乙二胺的添加到氯素层可以提高效率280％。使用红色光合细菌产生的细菌氯酚-a作为材料，合成了可以应用于钙钛矿太阳能电池的功能性染料。合成了在第17酯末端引入五个不同的疏水/亲水性侧链的自缔合性菌氯菌素，并检查了孔传输层的性能。使用染料J型联想薄膜进行的电池，其中引入了脂溶性十二烷基，显示出最高的光电转换效率。制备了有机无机杂化光催化剂，其中在其中通过溶液干燥方法将叶绿素和细菌叶绿素的自求促衍生物覆盖在TI3C2TX纳米片上，并研究氢发电液在轻微的照射下通过水分分解来调查催化剂效率。通过依次堆叠具有不同光吸收范围的两种类型的染料，可以利用各种波长到近红外的光线，并且比单独使用每种染料时，氢产生效率得到了更高的提高。为了使用叶绿素聚合物膜构建超级电容器，对适合电化学聚合化的单体单元进行了结构搜索。单体取代了氯环的三位定位替代基（乙烯基，乙烯基）和中央金属（MG，CO，Ni，Cu，Zn，Ga），并在ITO玻璃基板上合成并聚合以评估存储性能。 Ni和Cu氯比其他金属配合物显示出更好的特性。