広帯域に強い吸収を有する新規色素を用いた高効率色素増感太陽電池の開発

使用具有强宽带吸收的新型染料开发高效染料敏化太阳能电池

• 批准号: 11J09094
• 负责人: 濱村 朋史
• 金额: $ 0.83万
• 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: 2011
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2011 至 2012
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-11J09094/
• 关键词: 色素増感太陽電池; 近赤外光吸収色素; ポルフィリンオリゴマー

色素増感太陽電池の高効率化には、広帯域に強い吸収を示す新規増感色素の開発が有効である。その吸収をいかすためには、電荷分離効率の向上も重要であるが、電荷分離効率は酸化チタン上での色素の吸着構造に影響を受けるという報告がある。本研究は、拡張した共役系をもつエチニル連結ポルフィリントライマーの吸収特性に着目して進めており、今年度は電荷分離効率の改善に向けて、酸化チタン上での色素の吸着構造について調べた。具体的には、酸化チタンに対するトライマーの吸着方向の違いが電荷分離に与える影響について調べるため、分子の長軸方向に吸着アンカーをもつトライマーと短軸方向にそれをもつトライマーの2種類について比較をした。合成したトライマーについて、溶液中での特性を調べると共に、酸化チタンへの吸着挙動を比較検討した。さらに、色素増感太陽電池を作製し、その特性の色素吸着条件依存性、共吸着剤添加効果について調べることで、トライマーの吸着方向の影響を考察した。酸化チタンに対するトライマーの吸着特性は、色素溶液への酸化チタン電極の浸漬時間による吸収増加のしかたが異なり、吸着形態に差が生じていることが示唆された。太陽電池特性についても、長軸吸着のトライマーの外部量子効率は、短軸吸着のトライマーに比べて高い値を示した。分子軌道計算の結果、励起状態における吸着アンカーが結合している炭素の電子密度分布や、電子注入後の酸化状態における電荷分布などに違いがあることが示され、電子注入過程や電荷再結合過程に差が生じていることが示唆された。これらの検討の中で、長軸吸着のトライマーを用いたDSSCの外部量子効率は、近赤外光領域である840nmにおいて47%に達し、既報のポルフィリン系増感色素の中で最高値となった。このように性能面でもエチニル連結ポルフィリントライマーの発展可能性を示すことができた。

The high efficiency of pigment-enhanced solar cells に に and the strong <s:1> absorption を in the wide area に show that the す new regulation of pigment-enhanced pigment development が is effective である. そ の suction 収 を い か す た め に は, charge separation rate of unseen の も up important で あ る が, charge separation rate of unseen は acidification チ タ ン on で の pigment の sorption tectonic に を by け る と い う report が あ る. は, this study company, zhang し た total service department を も つ エ チ ニ ル link ポ ル フ ィ リ ン ト ラ イ マ ー の 収 absorption features に with mesh し て in め て お り, to improve our は charge separation rate of unseen の に to け て, acidification チ タ ン on で の pigment の sorption tectonic に つ い て adjustable べ た. Specific に は, acidification チ タ ン に す seaborne る ト ラ イ マ ー の sorption direction の violations い が charge separation に and え る influence に つ い て adjustable べ る た め, molecular の に along the long axis sorption ア ン カ ー を も つ ト ラ イ マ ー と short axis に そ れ を も つ ト ラ イ マ ー の 2 kinds に つ い て compare を し た. Synthetic し た ト ラ イ マ ー に つ い て, solution で の features を adjustable べ る と に, acidification チ タ ン へ の sorption 挙 dynamic を compare beg し 検 た. さ ら に, pigment rights solar battery を do し, そ の sorption characteristics の pigment conditions dependency, smoking a tonic to add working fruit に つ い て adjustable べ る こ と で, ト ラ イ マ ー の direction の sorption を investigation し た. Acidification チ タ ン に す seaborne る ト ラ イ マ ー の sorption characteristics は, pigment solution へ の acidification チ タ ン electrode の dipping time に よ る 収 raised absorption plus の し か た が different な り born poor, sorption form に が じ て い る こ と が in stopping さ れ た. Solar cell characteristics に つ い て も, long axis sorption の ト ラ イ マ ー の external quantum は working rate, short axis sorption の ト ラ イ マ ー に than べ て high い numerical を shown し た. Molecular orbital calculation の result, excitation state に お け る sorption ア ン カ ー が combining し て い る carbon の や electron density distribution, electronic injection after の acidification condition に お け る charge distribution な ど に violations い が あ る こ と が shown さ れ, electronic injection process charge coupled with や に born poor が じ て い る こ と が sucking in さ れ た. Beg の こ れ ら の 検 で, long axis sorption の ト ラ イ マ ー を with い た DSSC の external quantum は working rate, close to the red light field で あ る 840 nm に お い て 47% に し, both reported の ポ ル フ ィ リ ン system raised in pigment の で highest numerical と な っ た. こ の よ う に performance surface で も エ チ ニ ル link ポ ル フ ィ リ ン ト ラ イ マ ー の を 発 show possibility in す こ と が で き た.

项目成果

エチニル連結ポルフィリントライマーを用いた色素増感太陽電池:カルボキシル基導入位置の影響

使用乙炔基连接的卟啉三聚体的染料敏化太阳能电池：羧基引入位置的影响

• 发表时间: 2012
• 作者: 濱村朋史;Dy Ting Joanne;玉木浩一;中崎城太郎;内田聡;久保貴哉;瀬川浩司
• 通讯作者: 瀬川浩司

エチニル連結ポルフィリントライマーを用いた色素増感太陽電池 : 色素の短軸吸着と長軸吸着

使用乙炔基连接的卟啉三聚体的染料敏化太阳能电池：染料的短轴和长轴吸附

• 发表时间: 2013
• 作者: 濱村朋史; 中崎城太郎; 内田聡; 久保貴哉; 瀬川浩司.
• 通讯作者: 瀬川浩司.

Dyc Sensitized Solar Cells using ethynyl-linked porphyrin trimers : Control of adsorption and nanostructure

使用乙炔基连接的卟啉三聚体的 Dyc 敏化太阳能电池：吸附和纳米结构的控制

• 发表时间: 2011
• 作者: T.Hamamura;J.T.Dy;K.Tamaki;J.Nakazaki;S.Uchida;T.Kubo、H.Segawa
• 通讯作者: T.Kubo、H.Segawa