酸化亜鉛/色素ハイブリッド薄膜の電気化学的作製と光電気化学的評価

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色素増感型太陽電池の光電極に用いられる色素修飾されたポーラス酸化物半導体薄膜は、通常半導体微粒子のペーストをコーティング、熱処理して膜を得た後に色素分子を吸着するプロセスが用いられているが、我々は増感色素を含む亜鉛塩水溶液からの一段階カソード電析によって酸化亜鉛/色素ハイブリッド薄膜を得ることに成功した他、酸化チタンとチタン塩の混合ペーストの水蒸気処理によってポーラス酸化チタン薄膜を得ることにも成功した。本研究ではこれら2種の低温合成法によって作製された光電極について、本特別研究員が構築した時間及び周波数分解光電気化学測定法による光電気化学分析を行なった。電析法によって作製された酸化亜鉛/色素ハイブリッド薄膜電極は、その高い結晶性ゆえに、通常の半導体微粒子を出発原料とするポーラス電極に比して極めて速い電子拡散を可能としていることが明らかとなった。また、電析されたハイブリッド膜においては色素分子の一部が酸化亜鉛表面に直接結合しておらず、一旦色素をアルカリ洗浄によって除去した後、再度色素溶液から色素分子を吸着することで、飛躍的な色素増感光電極機能の向上がおこることが分かった。これにより低温合成された材料としては異例のIPCE=90%の高い変換効率を達成した。水蒸気処理によって作製したポーラス酸化チタン電極についても、通常の熱処理を要するプロセスによって得られる材料に遜色ない電荷輸送特性を有していることが明らかとなった。これらの成果について今年度2報の論文が学術雑誌に掲載された他、2報が投稿済みである。また、国際会議において5件の成果発表を行なった。