安全で豊富な元素のみからなる量子ドット増感太陽電池の開発

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本研究では希少元素や毒性を有する元素を含まない硫化物量子ドットを用いて量子ドット増感太陽電池を作製することを目的としており、特にCuFeS2やCu3VS4の量子ドットに注目している。現段階では①量子ドット増感太陽電池の構築、②CuFeS2量子ドットの合成、③Cu3VS4量子ドットの合成を並列して進めている。以下にそれぞれの進捗状況について記す。①量子ドット増感太陽電池の構築：ドデカンチオール溶媒中でCuInS2/ZnS量子ドットを合成し、ジエチレングリコール溶媒中でのリガンド交換により表面の配位子をメルカプトプロピオン酸（MPA）に交換した。このCuInS2/ZnS/MPA量子ドットを酸化チタン多孔質電極に担持し、量子ドット増感太陽電池を作製した。リガンド交換の際にメルカプトプロピオン酸と溶媒であるジエチレングリコールがエステル化していることが明らかになった。②CuFeS2量子ドットの合成：酢酸銅（Ⅱ）と塩化鉄（Ⅱ）をオクタデセン中で加熱し、硫黄のオレイルアミン溶液をホットインジェクションすることによってCuFeS2ナノ粒子の合成に成功した。また、原料を最初から全て容器内に入れ、昇温のみで反応を行うヒートアップ法による量子ドットの合成にも成功した。③Cu3VS4量子ドットの合成：ドデカンチオール溶媒にCuI、塩化バナジル、トリオクチルホスフィンを加えて加熱することでCu3VS4を合成することができたが、多結晶であった。溶媒としてオレイルアミン硫黄溶液を用いることによって粒子径5nm以下の単結晶粒子を生成することができた。