光合成を模倣した有機太陽電池の開発

开发模拟光合作用的有机太阳能电池

• 批准号: 02J05113
• 负责人: 羽曾部 卓
• 金额: $ 2.18万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2002
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2002 至 2004
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-02J05113/
• 关键词: 電子移動反応; ポルフィリン; フラーレン; 有機太陽電池; 光電流; 光誘起電子移動; 分子クラスター; 分子集合体; 光合成; 自己組織化; ITO; 自己組織化単分子膜

自然界の光合成を模倣した電荷分離システムを構築するため、これまでに様々なポルフィリン(ドナー)-フラーレン(アクセプター)連結化合物を合成し、その光化学挙動を明らかにされてきた。しかしながら、このような光合成反応中心モデルシステムを高効率エネルギー変換デバイスとして効果的に応用した例はほとんどない。そこで、本研究では自然界の光合成のような分子集合体に基づく全く新規な光電変換デバイスを作製を試みるため、まず、ポルフィリンを修飾したデンドリマー及びアルカンチオール金微粒子の合成を行い、ポルフィリンとフラーレンの間の三次元的な立体構造の制御に基づいた一連の新規有機太陽電池を開発した。混合分子クラスターの作製方法としてまず、ポルフィリン及び過剰量のフラーレン(C_<60>)のトルエン溶液を用意し、それを三倍体積量のアセトニトリルと混ぜ合わせることよりに混合分子クラスターを作製した。さらにこの分子クラスターを酸化スズ透明電極上に電圧をかけることにより、混合分子クラスター修飾酸化スズ電極を作製した。これらの光電気化学特性についてはNaI 0.5M及びI_2 0.01 Mのアセトニトリル溶液を電解液とした湿式二極系を用いて検討した。紫外可視吸収スペクトルの測定から、酸化スズ透明電極上での混合分子クラスターは可視光領域のみならず、近赤外領域まで幅広くかつ高い吸収特性が観測された。また、分子クラスターの形成においてポルフィリン分子集合体を用いた場合、その単量体と比較して、光電流発生のアクションスペクトルが可視光領域全体にわたり効果的に観測された。これはポルフィリンとフラーレンの間の超分子集合体形成が光エネルギー変換において重要な役割を果たすことを示すものである。エネルギー変換効率としては現在最適の系では1.5%に達している。

Photosynthesis in Nature: Charge Separation System Construction, Photosynthesis and Photochemical Interaction of Linked Compounds For example, if you want to change the color of the image, you can change the color of the image. In this study, we have developed a new method for the synthesis of organic solar cells based on the three-dimensional structure of photosynthesized molecular aggregates in nature. The preparation method of mixed molecules is as follows: 1. The preparation method of mixed molecules is as follows: 1<60>. In addition, when a voltage is applied to the transparent electrode made of this molecule, a mixed molecule modified electrode made of this molecule is produced. The photoelectrochemical properties of these compounds are discussed in detail below: NaI 0.5M and I_2 0.01M. UV visible absorption characteristics measurement, acidification, transparent electrode on the mixture of molecules visible light field, near red field, amplitude, high absorption characteristics measurement In the case of molecular aggregation, photocurrent generation and photocurrent generation, the formation of molecular aggregates and the measurement of their effects in the field of visible light The formation of supramolecular aggregates in the middle of the reaction is important for the development of the reaction. The optimal rate of change is 1.5%.

项目成果

Taku Hasobe et al.: "Fast Self-Exchange Electron Transfer and Delocalization of Unpaired Electron between Zinc Porphyrin Radical Cations and Zinc Porphyrins"J. Porphyrins Phthalocyanines. 7. 328-336 (2003)

Taku Hasobe 等：“锌卟啉自由基阳离子和锌卟啉之间的快速自交换电子转移和不成对电子的离域”J。

Photovoltaic cells using composite nanoclusters of porphyrins and fullerenes with gold nanoparticles

• DOI: 10.1021/ja047768u
• 发表时间: 2005-02-02
• 期刊: JOURNAL OF THE AMERICAN CHEMICAL SOCIETY
• 影响因子: 15
• 作者: Hasobe, T;Imahori, H;Fukuzumi, S
• 通讯作者: Fukuzumi, S

Supramolecular Photovoltaic Cells Based on Composite Molecular Nanoclusters: Dendritic Porphyrin and C60, Porphyrin Dimer and C60, and Porphyrin−C60 Dyad

• DOI: 10.1021/jp048404r
• 发表时间: 2004-08
• 期刊: Journal of Physical Chemistry B
• 影响因子: 3.3
• 作者: Taku Hasobe;P. Kamat;Mark A. Absalom;Y. Kashiwagi;J. Sly;M. Crossley;Kohei Hosomizu;H. Imahori;S. Fukuzumi

Porphyrin and Fullerene-Based Artificial Photosynthetic Materials For Photovoltaics

用于光伏发电的卟啉和富勒烯基人工光合材料

• 发表时间: 2004
• 期刊: Thin Solid Films 451-452
• 作者: Taku Hasobe et al.;Taku Hasobe et al.;Taku Hasobe et al.;Taku Hasobe et al.;Taku Hasobe et al.
• 通讯作者: Taku Hasobe et al.

Taku Hasobe et al.: "Structure and Photoelectrochemical Properties of ITO Electrodes Modified with Self-Assembled Monolayers of meso, meso-Linked Porphyrin Oigomers"J. Porphyrins Phthalocyanines. 7. 296-312 (2003)

Taku Hasobe 等人：“内消旋、内消旋连接卟啉低聚物自组装单分子层修饰的 ITO 电极的结构和光电化学性能”J。