色素増感酸化チタンナノ結晶光電極界面における逆電子移動の機構解明と抑制

染料敏化二氧化钛纳米晶光电极界面反向电子转移机理及抑制

• 批准号: 17750187
• 负责人: 柳田 真利
• 金额: $ 2.24万
• 依托单位: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2005
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2005 至 2007
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17750187/
• 关键词: 色素増感; 酸化チタン; ナノ結晶; 電子輸送; 電子移動; 電極界面; 色素増感太陽電池

年度と同様にT_10_2から電解液申のI_3への逆電子移動速度定数(TiO_2中の電子寿命(τ))を励起光変調光電圧分光法により求め,色素増感太陽電池における逆電子移動過程の機構解明を行い,また新規錯体の合成を試みた。下記の(1)と(2)の結果か得られた。(1)増感色素に依存したTiO_2中のτ励起状態の酸化電位(E_ox)か[NBu_4]_2[cis-Ru(Hdcbpy)_2(NCS)_2](N719,[NBu_4]^+=tetrabutylammomumcation.H_2dcbpy=4,4'-dicarboxy-22'-bipyndme)よりも,[NBu_4]_2[cis-Ru(5,5'Hdcbpy)_2(NCS)_2](5,5'-BP 55'-H_2dcbpy=5.5'dicarboxy-2,2-bipyndme),[NBu_4]_2[cis-Ru(Hdcpq)_2(NCS)21(pQ,H2dcpq=4_carboxy-2-[2'-(4'-carboxypyrldyl)]quioime),[NBu4]2[cls-Ru(Hdcb!q)2(NCS)2]BQ,H_2dcbiq=4,4'-dicarboxy-2,2'-biquinolme)の順番て正にあり,基底状態の酸化電位が同じ増感色素について,色素増感太陽電地(DSSC)を作製し,逆電子移動過程の増感色素依存性について検討した。E_oxが正になる色素は還元電位(E_red)も正にソフトした。E_redか正になると,電池の暗電流は増大し,光開放電圧と光電流が減少した。T_lO_2中の電子から電解液のI.への逆電子移動か,E_redに依存して錯体を介しているのか,また色素の構造(Ru金属とT_1O_2まての距離,d)に依存がないかを検討した。構造をDFT計算て最適化してdを求めたか,dには依存しなかった。論文にまとめている最中である。(2)増感色素に逆電子移動を麹止する機能を付与する試みとその他増感色素はナノ構造のT_1O_2表面に吸着し,電子移動を行う。色素の電荷やアルキル置換基なとてT_10_2表面近傍の電気工重層を変化させ,τを制御する試みを行おうと,数種の錯体を合成した力霊,電池性能,τを評価するまでに至っていない。また色素の会合性とτの検討を行う予定てあったか,時間が足りなかった。プロシェクト終了後も継続して行う。本プロシェクトで色素増感太陽電池の増感色素についてE_redをてきるだけ負の電位にもっていくことが重要であると判明し,また錯体を還元する形て捕捉された電子は極めて速く,電解蔽側と反応してしまうことかわかった。今後,本成果を元に,プロジェクト諮了後も分子設計と合成を行う予定である。

与上一年一样，电解质中的逆电子传输速率常数（电子寿命（TIO_2中的电子生命周期（τ））通过激发光调制光电压光谱法确定了电解质中的t_10_2至I_3，以及在染料敏感的太阳能细胞中的反电子转移过程的机制，以及新的复杂复杂的复杂性，并尝试了新的复杂性。以下（1）和（2）的结果获得了以下结果。 （1）[NBU_4] _2 [CIS-RU（5,5'hdcbpy）_2（NCS）_2]（5,5'-BP，而不是[NBU_4] _2 [CIS-RU（5,5'BP）或[NBU_-BP）或[NBU_4] [nbu_4] _2 [cis-ru（hdcbpy）_2（ncs）_2]（n719，[nbu_4]^+= tetrabutylammomommommomamation.h_2dcbpy = 4,4'-dicarbpy [NBU_4] _2 [cis-ru（5,5'-bp）（5,5'-bp）（n719，[nbu_4]^+= tetrabutylammommommation.h_2dcbpy = 4,4'-dicarby-dicarbyboxy-dicarboxy-dicarboxy-22'-bboxy-22'-bipyndme（供应了染色器）。在基础状态下，研究染料的染料依赖性的染料。以及是否通过复合物，以及染料结构（Ru Metal和T_1O_2，D之间的距离）是否不依赖。该结构是通过DFT计算的，并优化以找到D，或者不依赖于D。我目前正在用纸编译。 （2）试图使敏化染料的功能停止反向电子传输，而其他敏化染料吸附了纳米结构T_1O_2的表面并进行电子传递。当尝试通过更改T_10_2表面附近的电动工程层来控制τ时，例如染料的电荷和烷基取代基，尚未评估过几种配合物的力精神，电池性能和τ。此外，还有一个计划研究染料的关联特性和τ，并且没有足够的时间。项目完成后继续这样做。事实证明，对于染料敏化太阳能电池的敏化染料，使E_RED尽可能负面潜力很重要，并且还揭示了通过减少该复合物捕获的电子非常快速并且与电解侧反应。将来，即使在项目获得批准后，我们​​仍计划根据这些结果继续分子设计和合成。

项目成果

ルテニウム錯体(増感剤)の還元電位に依存した色素増感太陽電池におけるTiO_2からI_2への逆電子移動

染料敏化太阳能电池中从 TiO_2 到 I_2 的反向电子转移取决于钌络合物（敏化剂）的还原电位

• 发表时间: 2007
• 作者: 川本 正;他;武田 圭生;Shinji Nohara;Hajime Wada;野原愼士;柳田 真利
• 通讯作者: 柳田 真利