溶解析出・自己形成による太陽電池用ナノ微粒子酸化物光電極の作製

通过溶液沉积和自形成法制备太阳能电池用纳米颗粒氧化物光电极

• 批准号: 20656124
• 负责人: 松尾 伸也
• 金额: $ 2.24万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
• 财政年份: 2008
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2008 至 2009
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-20656124/
• 关键词: 太陽電池; 光電極; 自己形成; セラミックス; 銅酸化物; チタン酸化物

本研究の目的は色素増感太陽電池への応用を念頭に、酸化物半導体の溶解析出による自己形成の機構を用いたPN接合を目指して、銅系酸化物のナノ粒子およびチタン系酸化物のナノ粒子の析出の機構を検討することである。母相としてxGeO_2-(1-x)ZrO_2系(x>0.5)の種々の組成にCuOおよびTiO_2酸化物を添加した試料について、Cu系複合酸化物およびTi系複合酸化物の溶解と析出現象を調べた。CuOの溶解は母相xの全組成範囲で焼鈍するだけでは認められなかった。さらに第3、第4の元素としてPrとSnを添加して700から1000℃で酸化と還元を繰り返すとCuOは次第に母相内に細かく分散することが分かった。しかしCuOについて完全なる溶解とその状態からの析出を達成することはできなかった。TiO_2の場合にはCe-Zr-O系母相との間にCe_2Ti_2O_7,Ce_2TiO_5,あるいはCe_2TiO_6なる化合物を形成して溶解しないことが分かっている。しかし、Pr酸化物をわずかに添加した特定の母相組成においてCuOを添加した試料では、焼鈍した後に1000～1100℃で水素還元するとTiイオンは完全に母相に溶解することを見出した。還元によりCuOはCuに還元されて細かく分散していた。その後の酸素雰囲気下での酸化挙動を温度を500℃から1100℃まで変化させて調べると、Tiの複合酸化物の析出は800℃近傍で始まり、CuOとの微細な混合状態が得られた。1100℃まで上昇させる複合酸化物は複雑となりTi、Pr、Ceを含む酸化物になった。TiO_2とCuOのシンプルな微細混合状態を達成するには詳細な実験条件を詰める必要がある。これらのTi複合酸化物とCuOが混在して析出した試料にルテニウム色素を吸着させて光電流の測定を試みたが電流は極微量しか流れなかった。酸化物の溶解と析出によるナノ粒子の接合の可能性は本研究を通して示すことができたが、母相との間での複合化合物が生じる問題は今後に克服されるべきであることが明らかとなった。

The purpose of this study is to use the idea of using pigment-enhanced solar cells and the use of dissolution and desorption of acid compound semiconductors to form their own mechanisms. N-joint refers to the mechanism of precipitation of copper-based acid compound particles and copper-based acid compound particles. Mother phase としてxGeO_2-(1-x)ZrO_2 series (x>0.5) の species 々の composition にCuO およびTiO_ 2. The dissolution and precipitation phenomena of the Cu-based composite acidified compound and the Ti-based composite acidified compound are adjusted accordingly. The total composition of CuO's dissolved parent phase x is the same as the original one.さらにThe third and fourth elements としてPrとSnをadded して700から1000℃ acid The transformation and return of the original element is the return of the CuO and the second phase of the mother phase.しかしCuO について completely なるdissolution とそのstate からの precipitated をachieved することはできなかった. In the case of TiO_2, Ce-Zr-O is the mother phase of Ce_2Ti_2O_7, Ce_2Ti O_5, あるいはCe_2TiO_6なる compound をformation してdissolutionしないことが分かっている.しかし、Pr acid compound をわずかにAdd したSpecific mother phase composition においてCuOをAdd したSample では、Yen blunt しAfter that, the water is reduced to its original form at 1000～1100℃ and the mother phase is completely dissolved. Return to the original によりCuOはCuに return to the original されて fine かく disperse していた. The acidification temperature of その后のacid element atmosphere is 囲気 under でのacidification を500℃から1100℃ , Ti's complex acid compound is precipitated at a temperature close to 800℃, and CuO is in a fine mixed state. 1100℃, the rising temperature of the complex acid compound, the complex acidification of Ti, Pr, and Ce, and the acid compound containing it. It is necessary to achieve the fine mixing state of TiO_2 and CuO and the detailed conditions are necessary. The color of the Ti composite acid compound and CuO mixed in the sample was precipitated and the color was good Measurement of photocurrent by sorption and measurement of photocurrent by test and measurement of current by extremely small amount. The possibility of dissolution and precipitation of acid compounds and the joining of particles is shown in this study. The problem of the compound compound between the phase and the future will not be overcome in the future.