光電変換の高効率化に向けたTiO_2光電極上半導体量子ドットの分光増感特性評価

TiO_2光电极上半导体量子点光谱敏化性能评价以提高光电转换效率

基本信息

批准号：
17029020
负责人：
豊田太郎
金额：
$ 2.94万
依托单位：
The University of Electro-Communications
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
2005
资助国家：
日本
起止时间：
2005 至 2006
项目状态：
已结题

项目摘要

1.CdSe量子ドットのTiO_2上への自己組織化は、基板となるTiO_2ナノ構造により異なることが判明した。ナノ粒子基板に比べ、次元の異なるフォトニックやナノチューブの基板の場合は、結晶成長速度は増大するが、負に自己組織化(溶解)もより顕著になり、その結果量子ドットサイズは自己組織化時間の増加に対してある一定値に飽和することが見出された。これらの事実からは、同じ元素の組成にも関わらずナノ構造状態に伴う表面エネルギーの違いが示唆された。2.同じ粒径を示すCdSe量子ドットにおいて、高温で自己組織化を行った系の分光増感は低温で形成された系に比べて2倍ほど大きいことが判明した。その結果、高温での自己組織化に伴う界面準位の減少と逆電子移動が阻止されることが示唆された。3.CdSe量子ドットからの光励起キャリア過渡応答は、基板となるTiO_2結晶構造の違い(ルチル型とアナターゼ型)により大きく異なることが判明した。正孔の緩和時間は結晶構造の違いは反映されなかったが、電子の緩和時間は結晶構造に大きく依存することがわかった。これらの結果から、結晶構造の違いに対応してバンドの曲がり(電気二重層)の違いが示唆された。4.CdSe量子ドット増感光電変換セルを形成し、光電変換効率の評価を行った。表面保護を施さなかった系では最高0.6%程度で、光照射に伴う劣化が見られた。一方表面保護を施した系では、光電変換効率2.7%を達成することが出来た。同時に、光照射に伴う劣化も防止することが可能となった。

1。发现在TIO_2上的CDSE量子点的自组装取决于用作底物的TIO_2纳米结构。与纳米颗粒底物相比，具有不同尺寸的光子或纳米管底物的晶体生长速率增加，但是负自组装（溶解）也更为明显，从而导致量子点大小饱和到一定的值，而自组装时间的增加。这些事实表明，尽管组成了同一元素，但与纳米结构状态相关的表面能差。 2。在具有相同粒径的CDSE量子点中，发现在高温下自组装的系统的光谱敏化大约是低温下形成的系统的两倍。结果，建议防止界面状态和反向电子转移的减少，并在高温下进行自组装。 3。发现来自CDSE量子点的光激发载体瞬态响应差异很大，这是由于用作底物的TiO_2晶体结构（金红石类型和催化酶类型）的差异。尽管孔的松弛时间没有反映晶体结构的差异，但发现电子的松弛时间很大程度上取决于晶体结构。这些结果表明，带弯曲（电动双层）因晶体结构差异而有所不同。 4。形成了CDSE量子点敏化的光电转换电池，并评估了光电转换效率。在没有表面保护的系统中，它高达0.6％，并且观察到由于光照射而恶化。另一方面，在具有表面保护的系统中达到了2.7％的光电转换效率。同时，可以防止光照射引起的恶化。

项目成果

期刊论文数量（12）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Photoacoustic and photoelectrochemical characterization of CdSe quantum dots grafted onto fluorine-doped tin oxide (FTO) substrate.

接枝到氟掺杂氧化锡 (FTO) 基板上的 CdSe 量子点的光声和光电化学表征。

DOI：
发表时间：
2005
期刊：
Japanese Journal of Applied Physics in press
影响因子：
0
作者：
S.Ohno;K.Nakatsuji;F.Komori;Q.Shen;A.B.Cruz;Q.Shen;L.J.Diguna;Q.Shen;Q.Shen;Q.Shen;Q.Shen;A.B.Cruz;T.Toyoda;T.Toyoda;Q.Shen;A.B.Cruz;Q.Shen;Q.Shen;T.Toyoda
通讯作者：
T.Toyoda

Study of ultratast carrier dynamics of nanostructured TiO_2 films with and without CdSe quantum dot deposition using lens-free heterodyne detection transient grating technique.

使用无透镜外差检测瞬态光栅技术研究有和没有CdSe量子点沉积的纳米结构TiO_2薄膜的超载流子动力学。

DOI：
发表时间：
2005
期刊：
Thin Solid Films 486
影响因子：
0
作者：
Sato;T.;et al.;佐藤尚志他;大西恭子他;Sun Young Kim et al.;佐藤尚志他;西岡求他;L.J.Diguna;Q.Shen;Q.Shen;Q.Shen;H.Nakajima;T.Toyoda;T.Toyoda;Q.Shen
通讯作者：
Q.Shen

電子材料ハンドブック

电子材料手册

DOI：
发表时间：
2006
期刊：
影响因子：
0
作者：
Sato;T.;et al.;佐藤尚志他;大西恭子他;Sun Young Kim et al.;佐藤尚志他;西岡求他;L.J.Diguna;Q.Shen;Q.Shen;Q.Shen;H.Nakajima;T.Toyoda;T.Toyoda;Q.Shen;L.J.Diguna;T.Toyoda;T.Toyoda;豊田太郎(編集・共著)
通讯作者：
豊田太郎(編集・共著)

Photoexcited hole dynamics of TiO_2 nanocrystalline films characterized using a lens-free heteridyne detection transient grating technique.

使用无透镜异差检测瞬态光栅技术表征 TiO_2 纳米晶薄膜的光激发空穴动力学。

DOI：
发表时间：
2006
期刊：
Chemical Physics Letters 419
影响因子：
0
作者：
Sato;T.;et al.;佐藤尚志他;大西恭子他;Sun Young Kim et al.;佐藤尚志他;西岡求他;L.J.Diguna;Q.Shen;Q.Shen
通讯作者：
Q.Shen

Optical absorption, photoelectrochemical, and ultrafast carrier dynamic investigations of TiO_2 electrodes composed of nanotubes and nanowires sensitized with CdSe quantum dots

CdSe量子点敏化纳米管和纳米线组成的TiO_2电极的光吸收、光电化学和超快载流子动力学研究

DOI：
发表时间：
2006
期刊：
Japanese Journal of Applied Physics 45
影响因子：
0
作者：
Sato;T.;et al.;佐藤尚志他;大西恭子他;Sun Young Kim et al.;佐藤尚志他;西岡求他;L.J.Diguna;Q.Shen
通讯作者：
Q.Shen