高効率有機系太陽電池の実現に向けた新規近赤外吸収色素の合成

新型近红外吸收染料的合成用于实现高效有机太阳能电池

• 批准号: 10J09305
• 负责人: 小松 真
• 金额: $ 0.9万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2010
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2010 至 2011
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-10J09305/
• 关键词: 色素増感太陽電池; push-pull型有機色素; キノイド構造; 増感色素; 近赤外吸収色素

色素増感太陽電池(DSSC)は、セルのエネルギー変換効率が12%を超えるものも報告されており、実用化に向けた研究が進められているが、この実用化のためには更なる高効率化が不可欠な課題である。本研究では高い光電変換効率が期待できる増感色素として、電子供与性部位と電子受容性部位を分子内に持つpush-pull型構造に着目し、これらを用いたDSSCの長波長感度の向上を目的とした。本年度は、キノイド構造チオフェンをπ共役鎖として有するpush-pull型有機色素の電子供与性部位のアルキル鎖長依存性の検討と、新規電子受容性部位の開発に取り組んだ。このpush-pull型有機色素はTwisted intramolecular charge transfer(TICT)励起状態という特殊な励起状態を持ち、この分子の電子供与性部位のジアルキルアミノ基のアルキル鎖長が長くなると分子内回転が抑制され、TICT励起状態の寿命が長くなることが分かった。この現象を反映し、アルキル鎖が長い色素を用いたDSSCの光電変換特性が向上し、共吸着剤と電解液組成の最適化により、最高で6.4%の光電変換効率が得られた。このような動的過程の制御によるDSSCの光電変換特性向上は、従来の研究には見られなかった手法である。また、push-pull型有機色素の電子受容性部位であるロダニンが酸化チタン上へ直接吸着することを見出した。これにより、カルボキシル基を含まない電子受容性部位もDSSCへ応用可能であることが分かった。シアノ酢酸よりも電子受容性の強いロダニンを用いた色素は長波長側に吸収帯を有しており、DSSCの長波長感度の向上に有用である。以上、本研究では、DSSCの長波長感度向上に向けてキノイド構造を有するpush-pull型有機色素を提示し、その有効性を実証することでDSSCの光エネルギー変換効率向上に向けた新手法を示した。

Pigment sensitive solar cells (DSSC) are the subject of increasing efficiency by 12%. In this study, the high photoelectric conversion efficiency is expected to increase the sensitivity of the pigment, the electron donor site, the electron acceptor site, and the molecular push-pull structure. This year, we will discuss the development of electron donor sites of push-pull organic pigments and set up new development groups for electron acceptor sites. The push-pull organic pigment has a Twisted Intramolecular Charge Transfer(TICT) excited state, a special excited state, and a long life span at the electron donor site of the molecule. This phenomenon is reflected in the photoelectric conversion characteristics of DSSCs, which are optimized for co-adsorption and electrolyte composition, and the photoelectric conversion efficiency is up to 6.4%. The photoelectric conversion characteristics of DSSC are studied in this paper. The electron receptive sites of the push-pull organic pigments were found to be acidic and adsorbed directly. The DSSC has a wide range of potential applications. The absorption band of DSSC is higher than that of DSSC, and the absorption band of DSSC is higher than that of DSSC. In this study, the push-pull organic pigment structure of DSSC was demonstrated to be effective in the upward direction of long wavelength sensitivity, and the upward direction of optical conversion efficiency of DSSC was demonstrated to be a new method.

项目成果

Push-pull型キノイド構造チオフェン色素を用いた色素増感太陽電池の高効率化

利用推挽型醌型结构噻吩染料提高染料敏化太阳能电池的效率

• 发表时间: 2010
• 作者: 小松真;中崎城太郎;内田聡;久保貴哉;瀬川浩司
• 通讯作者: 瀬川浩司

チエニルメチンで架橋したpush-pull型有機色素を用いた色素増感太陽電池の高効率化

使用与噻吩次甲基交联的推挽有机染料提高染料敏化太阳能电池的效率

• 发表时间: 2011
• 作者: 小松真;中崎城太郎;内田聡;久保貴哉;瀬川浩司
• 通讯作者: 瀬川浩司

チエニルメチンで架橋したPush-pull型有機色素を用いた色素増感太陽電池

使用与噻吩次甲基交联的推挽有机染料的染料敏化太阳能电池

• 发表时间: 2011
• 作者: 小松真;中崎城太郎;内田聡;久保貴哉;瀬川浩司
• 通讯作者: 瀬川浩司