半導体層の多層化による全固体型色素増感太陽電池の高効率化

通过增加半导体层数提高全固态染料敏化太阳能电池的效率

• 批准号: 15033233
• 负责人: 昆野 昭則
• 金额: $ 3.58万
• 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: 2003
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2003 至 2004
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-15033233/
• 关键词: 色素増感太陽電池; 固体化; ヨウ化銅; 多孔質半導体; 多層化; 電荷再結合抑制; 酢酸マグネシウム

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種々の高バンドギャップ酸化物を被覆して多層化することにより、n型半導体中に注入された電子の逆電子移動を抑制し、光電変換効率を向上できることが報告されている。しかしながら、この方法では、多孔質TiO_2内に均一に酸化物を被覆するのが難しく、さらに酸化物前駆体を導入後に高温で焼成する必要があるため色素吸着前に行わなければならなかった。本研究では、色素吸着後の多孔質TiO_2 n-型半導体層にZnO、MgO等の高バンドギャップ半導体の前駆体である種々の酢酸塩で処理することにより表面修飾を行った。その結果、Iscは減少するもののVocが大幅に向上し、全体として変換効率を4.1%まで向上させることができた。Vocが向上した理由については、多孔質TiO_2表面に形成された酢酸塩の薄層が、剥き出しのTiO_2とCuIの接触界面による電荷再結合を抑制するためであると考えられ、従来の高バンドギャップ酸化物による被覆と同様の効果が得られたものと考えられる。この方法は、エタノールの沸点程度の温度で行うため、色素吸着後の処理が可能であり、また再現性も良好である。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。比較的薄い膜厚(約5μn)のため、変換効率は1.2%とやや低い値となっているが、Iscについては、有機色素の方が6.4mA/cm^2と、ルテニウム錯体色素の5.0mA/cm^2よりも高い値が得られていることは、注目される。

Type 1. Solid pigment rights are solar battery に お け る open loop current 圧 upward こ れ ま で, acidification チ タ ン を は じ め と す る porous acidification content の semiconductor layer surface に 々 の high バ ン ド ギ ャ ッ プ acidification content を coating し て multiple stratification す る こ と に よ り, n-type semiconductor に injection さ れ た の inverse electronic mobile を し, photoelectric - in sharper rate を で upwards Youdaoplaceholder0 る とが とが reports されて る る. し か し な が ら, こ の way で は, porous TiO_2 に に acidification content を uniform coating in す る の が difficult し く, さ ら に acidification after former 駆 body を import high temperature に で 焼 into す る necessary が あ る た め pigment line before sorption に わ な け れ ば な ら な か っ た. This study で は, pigment after sorption の porous TiO_2 n - type semiconductor layer に ZnO, high MgO style etc. の バ ン ド ギ ャ ッ プ semiconductor の 駆 body before で あ る kind 々 の boggy acid salt で 処 Richard す る こ と に よ り surface modification を line っ た. そ の results, Isc は reduce す る も の の Voc が に し up sharply, all と し て - in sharper を 4.1% ま で upward さ せ る こ と が で き た. Voc が upward し た reason に つ い て は, porous TiO_2 に formation on the surface of さ れ た boggy acid salt の thin layer が, peel き し の TiO_2 と CuI の contact interface に よ る charge recombination を inhibit す る た め で あ る と exam え ら れ, high 従 to の バ ン ド ギ ャ ッ プ acidification content に よ る coating と with others の fruit comes unseen が ら れ た も の と exam え ら れ Youdaoplaceholder0. こ の way は, エ タ ノ ー ル の boiling point temperature degree の で line う た め, pigment after sorption の 処 Richard が may で あ り, ま た good reproducibility も で あ る. 2. Type the wrong size of organic pigment の solid pigment rights are solar battery へ の used recently, wet pigment rights solar cell に お い て, 従 の ル テ ニ ウ ム misprinted pigment の performance に match す る not wrong size organic pigment が report さ れ て い る. Organic pigment は, 価 lattice, supply の plane で optimal で あ る ば か り で な く, large absorption coefficient が き い の で, ル テ ニ ウ ム misprinted pigment よ り も less な い sorption amount で も, good な light absorption 収 が look forward to working rate で き る. Type solid pigment rights are solar battery で は, acidification チ タ ン の film thickness を thick く す る の が difficult し い と い う problem point が あ っ た が, organic pigment を え ば film thickness thin が く て も fully な light absorption 収 が sharper rate have ら れ る と exam え ら れ る. Youdaoplaceholder0 で で, く く に に に て て て <s:1> organic pigment に て て solid pigment sensitizing solar cells へ <e:1> applicable to を test みた. Compare い thin film thickness (about 5 mu n) の た め, variations in sharper は 1.2% と や や low い numerical と な っ て い る が, Isc に つ い て は, organic pigment の が 6.4 mA/cm ^ 2 と, ル テ ニ ウ ム misprinted pigment の 5.0 mA/cm ^ 2 よ り も high い numerical が must ら れ て い る こ と は, attention さ れ る.

项目成果

昆野 昭則(分担): "色素増感型太陽電池の開発技術"技術教育出版社. 229 (2003)

Akinori Konno（撰稿人）：“染料敏化太阳能电池的开发技术”Gijutsu Kyoiku Publishing 229（2003）。

Dye-sensitized solar cells with an extremely thin liquid film as the redox electron mediator

以极薄液膜作为氧化还原电子介体的染料敏化太阳能电池

• 发表时间: 2005
• 期刊: Chemistry Letters 34・4
• 作者: B.Onwona-Agyeman;G.R.A.Kumara
• 通讯作者: G.R.A.Kumara

G.R.R.A.Kumara: "Efficient dye-sensitized photoelectrochemical cells made from nanocrystalline tin(IV) oxide-zinc oxide composite films"Semiconductor Science and Technology. 18・2. 312-318 (2003)

G.R.R.A.Kumara：“由纳米晶氧化锡-氧化锌复合膜制成的高效染料敏化光电化学电池”《半导体科学与技术》18・2（2003）。

新しい有機太陽電池のオールプラスチック化への課題と対応策

新型全塑料有机太阳能电池面临的挑战与对策

• 发表时间: 2004
• 作者: Akinori Konno;G.R.Asoka Kumara;Shoji Kaneko;Masayuki Okuya;技術情報協会 編
• 通讯作者: 技術情報協会 編

金属酸化物混合電極による色素増感太陽電池の高効率化

使用金属氧化物混合电极提高染料敏化太阳能电池的效率

• 发表时间: 2004
• 期刊: セラミックス 39・6
• 作者: Akinori Konno;Tatsuya Kitagawa;Hiroaki Kida;G.R.Asoka Kumara;K.Tennakone;A.Konno;G.R.A.Kumara;昆野 昭則
• 通讯作者: 昆野 昭則