導電性高分子-光励起色素複合体を用いた高効率乾式有機太陽電池の基礎研究

导电聚合物-光激发染料复合物高效干有机太阳能电池的基础研究

基本信息

批准号：
16750163
负责人：
秋山毅
金额：
$ 2.18万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2004
资助国家：
日本
起止时间：
2004 至 2005
项目状态：
已结题

项目摘要

電解法によって得た多孔性金電極表面がナノ構造を備えており、光照射によって生じるプラズモンによって、電極表面に担持された色素が効率よく励起されることを蛍光スペクトル・励起スペクトルによって確認した。この結果によって、導電性高分子や有機色素で修飾した多孔性金電極を用いた光電変換デバイスが、鏡面金電極を用いた場合と比べて顕著に高い光電変換効率と特異な光電流波長依存性を示す事例を合理的に説明する事ができた。また、光閉じ込め効果による光電変換効率向上の可能性を見いだし、上述の結果とあわせて、ナノ構造を備えた電極は乾式有機太陽電池に使用する電極として極めて有望であることを科学的に示す事が出来た。また、ナノサイズの金コロイドを液/液界面で金単粒子膜として析出させ、この膜を鏡面状電極ですくいあげて、金ナノ粒子単粒子膜電極を得る事が出来た。この電極に有機色素を修飾し、蛍光スペクトル・励起スペクトルによって分光特性を評価した所、500〜700nm程度の領域で色素の励起効率が顕著に向上する事が明らかとなった。このデバイスの光電変換特性を評価した所、電極表面積増大による光電流密度向上が確認された上、上述の500〜700nm程度の波長域においては電極表面積増大効果の数倍に達する光電変換効率向上効果が観測された。また、この単粒子膜表画において、表面ラマン増強効果が観測された。以上の結果から、金ナノ粒子単粒子膜に光照射して発生するプラズモンによって色素が効率よく励起されたため、光電変換の高効率化が達成されたと考える事が合理的であり、先に述べた多孔性金電極と同様に、乾式有機太陽電池に使用する電極として、ナノ構造を備えた電極を用いる事の有効性を科学的に示す事ができた。

通过电解获得的多孔金电极的表面具有纳米结构，并且通过荧光和激发光谱证实，在电极表面携带的染料通过光照射产生的等离子有效激发。在这种情况下，使用带导电聚合物或有机染料修饰的多孔金电极的光电转换设备在理性上解释了该结果，与使用镜面金属电极相比，光电流波长的光电转换效率明显更高，并且光电流波长的独特依赖性。此外，我们发现由于光限制效应而提高光电转换效率的可能性，并且与上述结果一起，我们能够科学地证明具有纳米结构的电极非常有前途，因为在干燥有机太阳能电池中使用的电极。此外，将纳米尺寸的胶体金作为金单粒子膜沉积在液体/液体界面上，并用镜电极将该膜sc起，以获得金纳米粒子单粒子膜电极。当通过使用有机染料和激发光谱修饰电极来评估光谱特性时，据显示，染料的激发效率在约500-700 nm的范围内得到显着提高。当评估该设备的光电转换特性时，由于电极表面积的增加，确认光电流密度，并且在大约500至700 nm的波长范围内观察到光电转换效率，这是增加电极表面积的效果的几倍。此外，在这个单粒子膜表面观察到了表面拉曼增强效应。从以上结果来看，可以合理地假设光电转化率的高效率已经实现了，因为通过照射单颗粒金纳米粒子膜而产生的等离子产生的染料有效地激发了染料，并且就像上述上述多孔金电极一样，它已被科学地证明在与纳米构造中使用电极在Dry Ornecor中使用的电极在Dry Ornelic pyrare中有效。

项目成果

期刊论文数量（3）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Solid-State Solar Cells Consisting of Polythiophene-Porphyrin Composite Films

聚噻吩-卟啉复合薄膜固态太阳能电池

DOI：
发表时间：
2005
期刊：
Japanese Journal of Applied Physics Vol.44,No.4B
影响因子：
0
作者：
Tsuyoshi Akiyama;Miho Matsushita;Keitaro Kakutani;Sunao Yamada;Kensaku Takeuchi;Tohru Shiga;Tomoyoshi Motohiro;Hideki Nakayama;Keiichi Kohama
通讯作者：
Keiichi Kohama

Photocurrent enhancement in a porphyrin-gold nanoparticle nanostructure assisted by localized plasmon excitation