実用化に向けた高性能擬固体型色素増感太陽電池の開発

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本研究では我々が近年に報告している3次元イオンパスを有したイオン液体分子結合ナノ粒子混合型擬固体電解質を応用し、直線状1次元イオンパスを有する擬固体電解質の開発を行い、その機能を擬固体色素増感太陽電池において実証した。直線状イオンパスの構築には無数の直線貫通孔を有したアルミナ薄膜を用い、直線貫通孔内部をイオン液体分子で修飾することにより前駆体を作製し、内部をイオン液体型電解液で満たすことにより作製した。直線状イオンパスを形成させた擬固体電解質がもたらす太陽電池中でのヨウ素濃度のハイブリッド効果においても検討を行い、イオン液体型電解液を用いた場合に起こる色素増感太陽電池内での問題点についても検証した。直線貫通孔の内壁の修飾に用いたイオン液体分子近傍に電解質として添加しているヨウ素が濃縮状態を形成し、グロッタスメカニズムに類似したイオン移動機構が構築されることを示した。擬固体電解質中では通常の濃度拡散によるイオン移動とグロッタスメカニズムに類似したイオン移動機構により、液体電解液中のイオン移動と同等以上の移動状態が形成されていることを明らかにした。一方、擬固体電解質中でのヨウ素濃縮により酸化チタン層におけるナノポア内でのヨウ素濃度は低下することを立証した。これにより増感色素への太陽光浸透率が増加し、光電変換効率が向上することを明らかにした。