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光による半導体粒子の形状異方性制御とエネルギー変換材料への応用

光对半导体颗粒形状各向异性的控制及其在能量转换材料中的应用

基本信息

批准号：
20245031
负责人：
鳥本司
金额：
$ 31.53万
依托单位：
Nagoya University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
财政年份：
2008
资助国家：
日本
起止时间：
2008 至 2011
项目状态：
已结题

项目摘要

シリコン太陽電池に変わる次世代太陽電池の材料として、Cdなどの毒性の高い元素やInなどの希少元素を含まず、かつ高い光活性を示す環境調和型の半導体材料であるCu_2ZnSnS_4(CZTS)が注目され、薄膜太陽電池が試作されている。しかしながら、これまでにCZTSナノ粒子の化学合成はほとんど報告されていなかった。そこで本研究では、高温有機溶媒中における化学反応を利用してCZTSナノ粒子の液相合成を行い、得られた粒子についてその光電気化学特性を調べ、太陽電池の光吸収層としての可能性を検討した。対応する金属イオンの酢酸塩と硫黄粉末を、化学量論比で混合しオレイルアミンに分散させた後、240℃で加熱することにより、5-7nm程度の粒径をもつCZTSナノ粒子を合成した。粒子は、その表面がオレイルアミンで修飾されており、溶液中に安定に分散した状態として得られる。光吸収スペクトルから、粒子のバンドギャップエネルギーは約1.5eVと見積もられる。つぎに、エタンジチオールを架橋剤とする交互吸着法によって、粒子サイズを保ったまま、CZTSナノ粒子を透明電極基板上に積層した。得られたナノ粒子薄膜電極に可視光を照射すると、カソード光電流が得られ、CZTSナノ粒子はp型半導体特性を示した。また、900nm以下の波長の光照射に対して応答した。光電流の立ち上がり電位が、CZTSナノ粒子の価電子帯上端の電位であると見なすと、得られた粒子の伝導帯下端および価電子帯上端の電位は、各々、-1.2Vおよび0.3V vs.Ag/AgClであると見積もることができる。同様の手法を用いることによって、様々な化合物半導体のナノ粒子化が可能となり、本研究成果は、将来の半導体ナノ粒子を用いる太陽電池開発に大いに役立つ。

Cu_2ZnSnS_4(CZTS), a semiconductor material with high photoactivity and environmental compatibility, has attracted much attention and thin film solar cells have been tried out. Chemical Synthesis of CZTS Particles In this study, the possibility of using chemical reaction in high temperature organic solvents to synthesize CZTS particles in liquid phase, to obtain photoelectrochemical properties of CZTS particles, and to modify the photoabsorption layer of solar cells was discussed. For metal and sulfur powder, chemical ratio, mixing, dispersion, heating at 240℃, particle size of 5-7nm, synthesis. The particles are stable and dispersed in solution. Light absorption spectrum, particle emission spectrum, particle emission spectrum, particle spectrum, particle In the interactive adsorption method, the Etajin switch is used as a bridging agent, the particle support is protected, and the CZTS nano particles are laminated on the transparent electrode substrate. The particle thin film electrode is irradiated with visible light, and the photocurrent is obtained. The particle thin film electrode has p-type semiconductor characteristics. Light irradiation at wavelengths below 900nm is required. The photocurrent has a constant potential at the upper end of the electron band of the CZTS particles and a constant potential at the lower end of the electron band of the CZTS particles. The voltage at the upper end of the electron band of the CZTS particles is-1.2V vs. 0.3V vs. Ag/AgCl. The results of this research are related to the application of semiconductor particles in the future, and the development of solar cells.

项目成果

期刊论文数量（46）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Fabrication of Nanoframe Structures by Site-selective Assembly of Gold Nanoparticles on Silver Cubes in an Ionic Liquid

DOI：
10.1246/cl.2011.84
发表时间：
2011-01
期刊：
Chemistry Letters
影响因子：
1.6
作者：
K. Okazaki;Junya Sakuma;J. Yasui;S. Kuwabata;K. Hirahara;N. Tanaka;T. Torimoto
通讯作者：
K. Okazaki;Junya Sakuma;J. Yasui;S. Kuwabata;K. Hirahara;N. Tanaka;T. Torimoto

Surface-plasmon-enhanced photocurrent generation of CdTe nanoparticle/titania nanosheet composite layers on Au particulate films