超分子集合体を用いた光合成型有機太陽電池の開発

利用超分子聚集体开发光合有机太阳能电池

• 批准号: 05J08308
• 负责人: 羽曾部 卓
• 金额: $ 0.7万
• 依托单位: Japan Advanced Institute of Science and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2005
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2005 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-05J08308/
• 关键词: 有機太陽電池; 人工光合成; フラーレン; ポルフィリン; 超分子集合体; 光誘起電子移動; 有機無機複合体; カーボンマテリアル

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の作製を試みるため、まず、ペプチド鎖で集合化したマルチポルフィリン集合体の合成を行い、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 0.01M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1.6%に達している。また、フラーレンに代わる他のカーボンナノマテリアルについても同様の検討を行い、効果的な知見が得られた。

Nature's photosynthetic imitation of charge separation and construction of photo-synthetic materialsナー)-フラーレン(アクセプター) linked compound をsynthetic し, そのphotochemical 挙动を明らかにされてきた.しかしながら、このようなPhotosynthetic reaction center モデルシステムをHigh efficiency The エネルギー変 replaces the デバイスとして effect with the した example はほとんどない.そこで、This study is based on the new rules of nature's photosynthetic molecular assembly and its base.な光电変changed デバイスのproduced をtrial みるため、まず、ペプチドLOCK assembler したマルチポルフィリンassembleの合を行い、ポルフィリンとフラーレンの间のThe three-dimensional structure of the three-dimensional structure is based on a new standard of organic solar cells. The preparation method of mixed molecular クラスターのとしてまず, ポルフィリン and び超剰quantity のフラーレン(C_<60>)のトルエンSolution を is intended to be used, and それを three times the volume of のアセトニトリルとmix ぜ合わせることよりに mixed molecules クラスターを is produced.さらにこのmolecule クラスターをacidified スズにelectric pressure をかける on the transparent electrodeことにより, mixed molecule クラスター modified acidified スズ electrode を produced by した. Chemical properties of これらのPhotoelectric 気についてはNaI 0.5M and びI_2 0.01M のアセトニトリル solution and electrolyte are used for wet diode systems. Measurement of ultraviolet visible absorption スペクトルの, acidified スズ transparent electrode mixed molecules クラスターIt has high absorption characteristics in the visible light range and high absorption properties in the near-infrared range.また、Molecular クラスターの Formation においてポルフィリン molecular aggregate を Use いた cases, その単体とratio It is a に観measurement された that produces a のアクションスペクトルが visible light field compared to the にわたり effect caused by the photocurrent.これはポルフィリンとフラーレンの间の光エネルギー変change においてimportant なservice cut をfruit たすことをshow すものである. The exchange efficiency of the E-ネルギー変 is currently the most suitable system of 1.6%.また、フラーレンに代わる他のカーボンナノマテリアルについても同様の検question を行い, な知见が得られた of the effect.

项目成果

A Dramatic Difference in Lifetimes of the Charge-Separated State of Formanilide-Anthraquinone Dyad vs Ferrocene-Formanilide-Anthraquinone Triad and Their Photoelectrochemical Properties of the Composite Films with Fullerene Clusters

甲酰苯胺-蒽醌二元组与二茂铁-甲酰苯胺-蒽醌三元组电荷分离态寿命的显着差异及其富勒烯簇复合薄膜的光电化学性能

• 发表时间: 2005
• 期刊: J.Phys.Chem.A 109
• 作者: T.Hasobe et al.;T.Hasobe et al.;T.Hasobe et al.
• 通讯作者: T.Hasobe et al.