フォトニック結晶による光エネルギー変換効率向上の取り組み

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本申請は、フォトニック結晶を利用して色素増感型太陽電池の効率向上を試みるものである。フォトニック結晶とは光波長程度の周期構造体で、規則構造表面の光近接場が共鳴することにより光を閉じ込めることができる光デバイスである。色素増感型太陽電池では、まず色素の電子が入射光hν_1により励起される。励起された電子が酸化チタンに移ることにより電気が流れる。しかしこのとき、励起された電子のすべてが酸化チタンへ移るのではなく、何割かの電子は色素内の発光hν_2に使われる。申請者は、この色素の発光をフォトニック結晶で抑制することにより、一色素あたりの光電変換効率が向上するのではないかと考え、色素増感型フォトニック結晶電極の作製を行い光電変換効率を測定したところ、一色素あたりの光電変換効率が向上するという結果を得た。フォトニック結晶としては、化学的修飾が容易な自己集積型フォトニック結晶を使用している。本年度は特に、光機能界面における近接場共鳴を見るため、表面凹凸が極端に少ない機能性フォトニック結晶の作製を行った(BCSJ, in press.)。特に、良い再現性を得るために自己集積化技術の向上を試み、依頼総説の執筆および4件の招待講演を行わせていただいた。また、本フォトニック結晶を利用して、化学吸着した色素のみを残して色素増感型太陽電池の効率、全散乱スペクトル、光音響スペクトルの測定、さらにフォトニックバンドダイアグラムの計算を行い、国内外発表7件、また下記業績以外に論文2報をsubmitした。