単分子色素増感層へのサイト選択的分子結線による高効率光電荷分離素子の構築

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(1)ホール移動層に用いる導電性ポリマーには、モノマーとして電解重合可能なピロール、アニリン、チオフェン、パラフェニレンビニレンなどの誘導体を用い、色素担持した酸化物半導体表面に電気化学的にホール移動層を構築することを試みた。各モノマーについて最適な重合電位、光強度、電解質、電解質溶液などを制御し、ド-ピング密度や重合度、重合量などについて検討し、最適なホール電位を与えるものを選定した。(2)これらの電極については反射IR測定により、色素分子、ポリマーの結合様式、構造、分子間の相互作用など明らかにした。この手法により調製したホール移動層表面に対極を形成し、固体分子太陽電池を作製した。(3)作製した固体太陽電池に電位制御下可視光を照射し、光電流測定を行った。また色素の発光強度の電位依存性から、電子注入特性、ポリマーと色素の分子間相互作用について検討した。(4)上記で得られた知見を活かし、新規色素分子の設計を行った。具体的には配位子上に導電性ポリマーと共役し、しかも重合開始点となる置換基を導入し、より効率の高いホール移動層/増感色素間の電子移動系を構築した。このような色素錯体を用いた固体素子を作製し、上記の系との比較により、より光高率な固体単分子層色素増感型太陽電池の設計指針を明確化した。