高効率フレキシブル色素増感太陽電池の作製と評価

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色素増感太陽電池には酸化チタンが用いられているが、この酸化チタンにナノ構造を導入し、表面積を大きくすることで電池性能の向上につながるのではないかと期待されている。そこで透明導電膜層の上に種々の形状の酸化チタンのナノ構造を作製する検討を行った。今回ガラス/透明導電膜/金属チタンフォイルから電気化学的陽極酸化を行い、さらに500℃で加熱処理することによりによりアナターゼ型酸化チタンナノチューブの集合体を作製することができた。また、作製条件によって酸化チタン多孔体の微細構造が変化することを確認した。さらにこの材料を用いた色素増感太陽電池の試作に成功した。一方、チタン酸テトラn-ブチル(TNB)溶液を用いた水熱合成法によって、放射状に広がった酸化チタンワイヤ集合体(太さ平均17nm、長さ4-6μm)を作製でき、この形状と長さは水熱合成の液組成やチタン酸化物にするための加熱温度により制御できることが分かった。本枝術を用いることで、ガラス上に多孔体、ナノロッド、ナノチューブなどの種々の形状の酸化チタンナノ構造を形成することが可能である。次に、ガラスの代わりに柔軟で耐熱性を有する粘土膜上にこれらの構造を形成することで、フレキシブルなデバイスを作製する試みを行った。実際に、色素増感太陽電池を作製したところ、光による発電を観察し、光電変換素子として機能することが確認された。