エレクトロスピニング・ナノファイバー酸化チタン電極による色素増感太陽電池

使用电纺纳米纤维二氧化钛电极的染料敏化太阳能电池

• 批准号: 17029059
• 负责人: 白鳥 世明
• 金额: $ 2.94万
• 依托单位: Keio 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
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-17029059/
• 关键词: エレクトロスピン; 色素増感; 太陽電池; 酸化チタン; ナノファイバー; 熱プレス; 効率; ナノテクノロジー; エネルギー

色素増感太陽電池の変換効率向上には、光をなるべく多く受けるための酸化半導体膜の高表面積化、色素と電解質溶液問の酸化還元反応を円滑により多く起こすための酸化半導体膜の多孔質化が重要となってくる。本研究ではその2つの機能を満たすナノファイバ膜をエレクトロスピニング法を用いることによって作製した。エレクトロスピニング法は高分子溶液に高電圧をかけるだけでナノファイバを作製する技術であり、ナノファイバが次々と折り重なって膜を形成することにより、常温常圧下で簡素なプロセスのわりに高表面積で多孔質なナノファイバ膜を得ることができる。この性質を利用して、高分子溶液と酸化半導体の前駆体の混合溶液をエレクトロスピンすることにより混合ファイバ膜を作製し、高温で焼成することによって高分子を除去し、純粋な結晶酸化半導体膜を得ることができた。この膜を光電極として色素増感太陽電池の特性に及ぼす要因を検討した。酸化チタンナノファイバーはシート状に作製され、その後熱プレスによりファイバーの密度を上昇させることができた。ファイバー密度の上昇とともにルテニウム色素の担持量が増加した。また、作製したナノファイバーシートはセルフスタンディングであるため、FTO基材に載せる酸化チタンナノファイバー電極を1枚から6枚、デジタル的に増加させることが可能となった。作製したナノファイバー電極の焼成後は、X線回折によりアナターゼ型の結晶であることが確認された。熱圧力処理を施すことでファイバの形状を保ちつつファイバ同士を接合させ、膜厚が11.60μmのとき変換効率6.18%の特性を得た。また、エレクトロスピニング溶液中のtitanium tetra isopropoxideの量を減らすことでファイバを細径化し、表面積を上げることで色素の担持量を増加させ、膜厚10.63μmで変換効率6.98%の特性を得た。

The conversion efficiency of pigment sensitive solar cells is increased, and the surface area of acidified semiconductor films is increased. The acidity of acidified semiconductor films is increased. This study focuses on the application and control of the two functional methods. High voltage polymer solution preparation technology, high pressure polymer solution preparation technology, high surface area polymer solution preparation technology. The properties of the polymer solution are used to acidify the precursor of the semiconductor. The polymer solution is used to prepare the mixed film. The polymer solution is fired at high temperature. The pure crystalline acidified semiconductor film is obtained. The characteristics of the film photoelectrode and the pigment sensitive solar cell are discussed. In the case of acid poisoning, the density of acid poisoning is increased. The increase in the density of the pigment and the increase in the amount of pigment The number of electrodes on the FTO substrate is 1, 6, and the number of electrodes on the FTO substrate is increased. After the electrode is fired, the X-ray reflection is confirmed. Thermal pressure treatment is applied to the film, the shape of the film is protected, the film thickness is 11.60μm, and the conversion efficiency is 6.18%. The amount of titanium tetra isopropoxide in the solution was reduced, the surface area was increased, the pigment support was increased, the film thickness was 10.63μm, and the conversion rate was 6.98%.

项目成果

Effect of Heat Pressing on TiO2 Dye-sensitize Solar Cells via Electrospinning

静电纺丝热压对 TiO2 染料敏化太阳能电池的影响

• 发表时间: 2006
• 期刊: The 7th International Conference on Nano-Molecular Electronics
• 作者: Hiroshi Kokubo;Takayuki Naka;Hiroki Tsuchihira;Seimei Shiratori
• 通讯作者: Seimei Shiratori

湿式法を用いた多孔質TiO2膜の作製

湿法制备多孔TiO2薄膜

• 发表时间: 2006
• 期刊: 応用物理学会関係連合講演会 第53回
• 作者: 柘植洋祐;中峻之;白鳥世明
• 通讯作者: 白鳥世明

Formation of novel 2D polymer nanowabs via electrospinning

通过静电纺丝形成新型二维聚合物纳米带

• 发表时间: 2006
• 期刊: Nanotechnology 17
• 作者: Bin Ding;Chunrong Li;Yasuhiro Miyauchi;Oriha Kuwaki;Seimei Shiratori
• 通讯作者: Seimei Shiratori

Fabrication of fibrous films with rugate structure prepared by layer-by-layer self-assembly method : Application to photoelectrode of dye-sensitized solar cell

层层自组装法制备梳状结构纤维膜：在染料敏化太阳能电池光电极中的应用

• 发表时间: 2006
• 期刊: Colloids and Surfaces A : Physicochem. Eng. Aspects 284-285
• 作者: Yosuke Tsuge;Kohei Inokuchi;Katsuhiro Onozuka;Seimei Shiratori
• 通讯作者: Seimei Shiratori

Dye-sensitized solar cells based on electrospun nanofibrous membranes

基于电纺纳米纤维膜的染料敏化太阳能电池

• 发表时间: 2006
• 期刊: Nanotechnology 17
• 作者: Katsuhiro Onozuka;Bin Ding;Yousuke tsuge;Takayuki Naka;Michiyo yamazaki;Seimei Shiratori
• 通讯作者: Seimei Shiratori