半導体電極の光電気化学エッチングによる表面加工と太陽光エネルギー変換への応用

光电化学刻蚀半导体电极表面处理及其在太阳能转换中的应用

• 批准号: 00F00313
• 负责人: 杉浦 隆
• 金额: $ 1.41万
• 依托单位: Gifu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2000
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2000 至 2002
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-00F00313/
• 关键词: 天然色素; 色素増感型太陽電池; 酸化チタン; 水熱合成; ナノポーラス; 導電性プラスチック

従来の半導体ポーラス膜の作製法は450℃程度の温度での熱処理を要するため、透明基板材料を比較的高価な板ガラスに限定してしまうことも太陽電池の低コスト化を阻む要因となっている。本研究では、これを解決するために、酸化チタン微粒子とチタン塩の水性混合ペーストを基板に塗布し、これを水熱容器の気相中に設置して水蒸気による加水分解反応によってチタン塩を酸化チタンに結晶化して酸化チタン微粒子を連結するという手法を新たに考案し、それが色素増感太陽電池の新規光電極作成法として非常に有望であることを見出した。透明導電性ガラス基盤を用いた場合には、太陽光に対する変換効率は6%を越え、透明導電性PETフィルムを基盤として用いた場合にも3.6%と、フィルム型電池としては世界トップと思われる高効率を達成した。本法のいっそう大きな可能性を評価するために、透明導電性ガラス上に製膜したものを450℃にて焼成したところ、太陽光照射下で8%近い変換効率が得られ、本法の有望性が確認された。この研究結果は、Chemistry Lettersに掲載され、また続報がAdvanced Materialsに掲載可となっている。上記の検討では色素としてポリピリジンRu金属錯体を用いたが、これも高コストになる原因となることを考えて、安全な食品添加物としても用いられる天然色素(植物、昆虫、細菌類などから抽出したもの)を安価で無害な増感剤として用いることを試みた。10数種の天然色素のほとんど全てが増感機能を示し、最良のものは代表的な合成有機色素を上回る1.6%程度の光電変換効率を達成した。この研究結果はTransactions of Materials Research Society of Japanに掲載された。

A method for manufacturing semiconductor film is described. The heat treatment at a temperature of about 450 DEG C is important for the transparent substrate material. In this study, the solution to the problem of acidification of micro-particles in aqueous mixtures is to coat the substrate, to set up the aqueous phase of the hydrothermal vessel, to hydrolyze the reaction mixture, to crystallize the acidification of micro-particles, and to link the reaction mixture to the substrate. The new photoelectrode manufacturing method for pigment sensitive solar cells is very promising. The transparent conductive substrate has a conversion rate of 6% in the case of sunlight, and the transparent conductive PET substrate has a conversion rate of 3.6% in the case of sunlight. This method has been evaluated for its high possibility of being sintered at 450℃ for transparent conductivity and confirmed for its high probability of being sintered at 8% for sunlight. The results of this study were published in Chemistry Letters and Advanced Materials. The above discussion of pigment and metal complex used in the middle, high temperature, high temperature, More than 10 kinds of natural pigments have been successfully applied in the field of photoelectric conversion, and the best synthetic organic pigments have been applied in the field of photoelectric conversion. The results of this study were published in Transactions of Materials Research Society of Japan.

项目成果

D.Zhang, T.Yoshida, H.Minoura: "Cathodic Electrodeposition of Oxide Semiconductor Thin Films and Their Applications to Dye-Sensitized Solar Cells"Chemistry Letters. 2002・9. 874-875 (2002)

D.Zhang、T.Yoshida、H.Moura：“氧化物半导体薄膜的阴极电沉积及其在染料敏化太阳能电池中的应用”化学快报 2002・9（2002）。