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

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，我们创建了一种将叶绿素-a 衍生的自缔合二氢锌和富勒烯 (C60) 结合在一起的装置，并阐明了其工作原理。据透露，这种电池与传统的供体-受体系统不同，其能量排列类似于光合作用 Z 型方案。结果表明，在二氢卟酚层中添加乙二胺可使效率提高280%。我们以紫色光合细菌产生的细菌叶绿素-a为材料，合成了一种可应用于钙钛矿太阳能电池的功能色素。我们合成了在17位酯末端引入了五种不同疏水性/亲水性侧链的自缔合菌绿素，并研究了其作为空穴传输层的性能。使用该类型聚集体薄膜的电池表现出最高的光电转换效率。 。采用溶液干燥法将叶绿素和细菌叶绿素自缔合衍生物涂覆在Ti3C2TX纳米片上制备有机-无机杂化光催化剂，并研究其在光照射下分解水制氢的催化效率。通过依次堆叠两种具有不同光吸收范围的染料，可以利用直至近红外的宽波长范围内的光，并且氢的产生远远大于单独使用每种染料时的效率。改善了。为了使用叶绿素聚合物膜构建超级电容器，我们研究了适合电化学聚合的单体单元的结构。合成了二氢卟啉环3位（乙烯基、乙烯基）和中心金属（Mg、Co、Ni、Cu、Zn、Ga）具有不同取代基的单体，并在ITO玻璃基板上聚合，以评估其储能性能。 、Ni和Cu二氢卟酚表现出比其他金属配合物更好的性能。

项目成果

Direct Z‐Characteristic Observation and Efficiency Improvement in Organic Solar Cells with Ethylenediamine Regulating the Unconventional Energy‐Level Alignment

利用乙二胺调节非常规能级对准的有机太阳能电池的直接 Z 特性观察和效率提高

• DOI: 10.1002/solr.202200751
• 发表时间: 2022
• 影响因子: 7.9
• 作者: Xiang Tian;Tamiaki Hitoshi;Liu Ziyan;Sasaki Shin;Gao Na;Wang Xiao
• 通讯作者: Wang Xiao

8位脱アルキル化バクテリオクロロフィルd類縁体の合成と自己会合挙動

8位脱烷基化细菌叶绿素d类似物的合成及自缔合行为

• 发表时间: 2023
• 作者: 民秋均;中莖賢吾;佐々木真一
• 通讯作者: 佐々木真一

Bacteriochlorin aggregates as dopant-free hole-transporting materials for perovskite solar cells

菌绿素聚集体作为钙钛矿太阳能电池的无掺杂空穴传输材料

• DOI: 10.1016/j.orgel.2022.106596
• 发表时间: 2022
• 影响因子: 3.2
• 作者: Li Na;Wang Baoning;Sasaki Shin;Miyasaka Tsutomu;Chen Gang;Wang Xiao
• 通讯作者: Wang Xiao

Biohybrid Organic Heterostructure Based on Chlorophyll‐Bacteriochlorophyll Aggregates for Ecofriendly Hydrogen Production

基于叶绿素-细菌叶绿素聚集体的生物杂化有机异质结构用于环保制氢

• DOI: 10.1002/chem.202201855
• 发表时间: 2022
• 作者: Li Yuanlin;Zheng Tianfang;Liu Yanxiang;Levchenko Georgiy G.;Han Wei;Pashchenko Aleksey V.;Sasaki Shin‐ichi;Tamiaki Hitoshi;Wang Xiao‐Feng
• 通讯作者: Wang Xiao‐Feng

吉林大学(中国)

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