全固体型色素増感太陽電池における高機能性界面の設計・構築と高効率化

全固态染料敏化太阳能电池的高功能界面和高效率的设计和构建

基本信息

批准号：
17029026
负责人：
昆野昭則
金额：
$ 2.62万
依托单位：
Shizuoka University
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.固体型色素増感太陽電池における開回路電圧向上:これまで、酸化チタンをはじめとする多孔質酸化物半導体層の表面に酢酸マグネシウム等の酢酸塩を被覆修飾することにより、Voc(開放電圧)が向上できることを見出している。本研究では、TiO_2電極を色素吸着後に酢酸マグネシウム溶液に浸漬させる方法(後処理)、色素吸着前に浸漬させる方法(前処理)、および色素溶液に酢酸マグネシウムを添加する方法(同時処理)の3つの方法で処理を行い、固体型色素増感太陽電池の光電変換性能におよぼす影響について比較検討した。N3色素では、後処理によってVocが向上し、光エネルギー変換効率を1.5%から2.2%まで向上させることができた。これは、酢酸マグネシウムが酸化チタン電極内の電子とヨウ化銅との電荷再結合を抑制したためであると考えられる。NKX2677色素については、前処理によってVocだけでなくJsc(短絡電流密度)も向上し、変換効率を1.4%から2.3%まで向上させることができた。この前処理の場合は、色素吸着量が増加するためにJscが増加することがわかった。2.非錯体型有機色素の固体型色素増感太陽電池への適用:最近、湿式色素増感太陽電池において、従来のルテニウム錯体色素の性能に匹敵する非錯体型有機色素が報告されている。有機色素は、価格、供給量の面で優位であるばかりでなく、吸光係数が大きいので、ルテニウム錯体色素よりも少ない吸着量でも、良好な光吸収効率が期待できる。固体型色素増感太陽電池では、酸化チタンの膜厚を厚くするのが難しいという問題点があったが、有機色素を使えば膜厚が薄くても充分な光吸収効率が得られると考えられる。そこで、いくつかの有機色素について固体型色素増感太陽電池への適用を試みた。クマリン色素(NKX2677)を用いて作製した固体型DSSCの結果について、I-V特性および諸特性データから評価した。クマリン色素ではN3色素よりも高い電流が得られており、吸光係数が高いことが反映されていると考えられる。また酢酸マグネシウムによる表面処理では、Jscはやや低下するもののVocが大幅に向上し、変換効率3.9%が得られた。さらに、酢酸マグネシウムを焼成し酸化マグネシウムとすると、Isc, Vocがやや低下する。これらの結果は酢酸マグネシウムによる逆電子輸送の抑制によるものと考えられる。一方,同じ有機色素でもインドリン色素の場合は表面処理によりむしろ効率は低下する傾向にあり,従来のRu色素も含めて色素による違いが現れている。この原因を解明し,色素ごとの吸着状態を最適化することにより,更なる高効率化が期待できる。

1。固态染料敏化太阳能电池中开路电压的改善：已经发现，可以通过涂层和修饰诸如醋酸镁的乙酸乙酸酯（例如乙酸镁）的多孔氧化物半导体层（例如氧化钛）的多孔氧化物半导体层（例如氧化钛）来改善VOC（开路电压）。在这项研究中，以三种方式进行处理：这种方法将TiO_2电极浸入染料吸附后的乙酸镁溶液中（治疗后），一种方法，其中TIO_2电极浸入含量的镁溶液中，然后在染色体上加入二氧化物（添加了镁），并在含量上添加了镁，并在该方法中添加了镁，并在该方法中添加了含量（量）。固态染料敏化太阳能电池对光电转换性能的影响。使用N3染料，通过处理后改善了VOC，并且光效率转化效率可以从1.5％提高到2.2％。这被认为是因为醋酸镁抑制了氧化钛电极和碘化铜中电子之间的电荷重组。关于NKX2677染料，预处理不仅改善了VOC，还改善了JSC（短路电流密度），从而使转化效率从1.4％提高到2.3％。在此预处理中，发现JSC由于染料吸附量的增加而增加。 2。非复合有机染料在固态染料敏化的太阳能电池中的应用：最近，在湿染色染料敏化的太阳能电池中据报道，非复合有机染料可与常规氟尼群复合物染料的性能相媲美。有机染料不仅在价格和供应量方面都优越，而且具有较大的灭绝系数，因此甚至可以预期的吸附量小于ruthenium complex染料，也可以提供良好的光吸收效率。尽管固态染料敏化的太阳能电池的问题是很难使氧化钛膜变厚，但人们认为即使膜厚度很薄，使用有机染料也可以提供足够的光吸收效率。因此，我们试图将一些有机染料应用于固态染料敏化的太阳能电池。根据I-V属性和属性数据评估了使用香豆素染料（NKX2677）制备的固态DSSC的结果。香豆素染料的电流高于N3染料，被认为是由高消光系数反映的。此外，尽管用乙酸镁的表面处理略微降低了JSC，但VOC显着提高，导致转化效率为3.9％。此外，当乙酸镁钙化形成氧化镁时，ISC和VOC略微降低。这些结果被认为是由于乙酸镁抑制了反向电子转运。另一方面，即使使用相同的有机染料，在吲哚染料的情况下，由于表面处理而引起的效率往往会降低，并且由于染料（包括常规RU染料）而引起的差异也表现出来。通过阐明其原因并优化每种染料的吸附状态，可以预期进一步提高效率。

项目成果

期刊论文数量（5）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

電池革新が拓く次世代電源

电池创新引领的下一代电源

DOI：
发表时间：
2006
期刊：
影响因子：
0
作者：
N.Arimitsu;A.Nakajima;K.Katsumata;T.Shiota;N.Yoshida;T.Watanabe;Y.Kameshima;K.Okada;M.K.I.Senevirathna;G.R.A.Kumara;G.R.A.Kumara;B.Onwona-Agyeman;辰巳国昭他
通讯作者：
辰巳国昭他

Shiso leaf pigments for dye-sensitized solid-state solar cell