アナターゼナノメッシュの光誘起電力

锐钛矿纳米网的光诱导能力

• 批准号: 13875137
• 负责人: 斎藤 秀俊
• 金额: $ 1.47万
• 依托单位: Nagaoka University of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 2001
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2001 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13875137/
• 关键词: アナターゼ; 湿式太陽電池; ナノメッシュ; CVD; アモルファス; 多結晶; ラマン散乱分光法; 親水基

アナターゼは酸化チタンの結晶形のひとつである。紫外線照射により電子とホールを効率よく形成するため、湿式太陽電池のキーマテリアルとされている。このアナターゼ微結晶が数nm(8160)16数十nmの大きさで集合した多結晶材料がアナターゼナノメッシュである。広大な反応表面積をもつ。湿式太陽電池のうち1991年に提案された色素増感型太陽電池はシリコンを使わずにヨウ素溶液を介した電気化学的なセル構造を持つのが特徴である。本研究ではこのセル構造にアナターゼナノメッシュを利用して、光誘起による電力を得た。アナターゼナノメッシュは本研究グループのオリジナル技術である大気開放型化学気相析出(CVD)法により作製した。ナノメッシュを構成する結晶を100nm弱にまで小さくし、5μmの膜の厚さの多結晶体として透明導電膜基板の上に形成し、光誘起電力を得たところ、最大光エネルギー変換率3.8%をもつ太陽電池が形成できた。しかしながら、変換率はこれ以上大きくならなかった。理由を検討した結果、1)アナターゼ表面の疎水性が強く色素吸着が起こりにくいこと、2)粒間の空隙が大きすぎて太陽光が散乱して多結晶体の内部まで十分光が届かないことがわかった。以上の障害を解決するために、アモルファス水酸化チタン膜を大気開放型CVD法形成し、そこから脱水反応によって親水性のあるアナターゼの合成を行った。ラマン散乱分光法で解析した結果、1)数nmから十数nmのナノ結晶からなるアナターゼ多結晶膜が形成されたこと、2)ナノ結晶表面には多量のヒドロキシル基(親水基)が形成されたことがわかった。引き続き親水基を有する新しいアナターゼナノメッシュによる光誘起電力の測定を行っている。

アナターゼは酸化チタンの结晶形のひとつである。Ultraviolet radiation is the most effective way to create a solar cell. This is the case with polycrystalline materials, which are composed of several nm(8160), 16 tens of nm, and 10 nm. The surface area of a large anti-corrosion agent is not large. Wet solar cells were proposed in 1991. Pigment-sensitive solar cells are characterized by their dielectric properties and chemical properties. In this paper, we study how to use the light induced electricity to generate electricity in the structure. The chemical vapor deposition (CVD) method was used to prepare the solution for this study. The crystal composition is 100nm, the film thickness is 5μm, and the polycrystalline transparent conductive film is formed on the substrate. The photoinduced electric power is obtained. The maximum optical conversion rate is 3.8%. The rate of change is higher than the rate of change. The reasons are as follows: 1) the surface water content of the crystal is strong, the pigment adsorption is strong, 2) the intergranular space is large, the sunlight is scattered, and the interior of the polycrystalline crystal is very bright. The above-mentioned obstacles are solved by the open CVD method, and the dehydration and hydrophilicity are solved by the open CVD method. The results of scattered spectroscopy show that: 1) a few nm of crystals are formed; 2) a large amount of crystals are formed on the surface of the crystals. The measurement of photoinduced electric power is carried out in the presence of hydrophilic groups.