水熱合成法によるメゾポーラス酸化チタンナノ結晶合成と高効率色素増感太陽電池作製

水热合成介孔氧化钛纳米晶及高效染料敏化太阳能电池的制备

• 批准号: 14F03360
• 负责人: 早川 泰弘
• 金额: $ 1.47万
• 依托单位: Shizuoka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2014
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2014-04-25 至 2016-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-14F03360/
• 关键词: 色素増感太陽電池; 酸化チタン; メゾポーラスナノ結晶; テンプレート; エチレングリコール; カーボン球; エチレンジアミン; 有機皮膜剤; チタングリコール

色素増感太陽電池の高効率化のためには、表面積が大きく、かつ電子移動度が高い光半導体電極を合成することが必要である。本研究では、テンプレートとしてエチレングリコールを用いることで、水熱合成法でメゾポーラス構造の酸化チタンナノ結晶を合成し、溶質濃度がナノ結晶の形状、サイズ、構造、吸収光特性、発光特性、電子状態、光電変換効率等に及ぼす効果を調べた。(1) チタンテトライソプロポキシドをエチレングリコール50 mLに加え、室温で5時間混合した。この溶液をアセトンとイオン水に加え、2時間攪拌することで懸濁液を得た。これをイオン水とエタノールに加え、遠心分離機で分離して凝縮物を得た。80 °Cで10時間乾燥させ、チタングリコール球を合成した。チタニウムテトライソプロポオキサイドが1.0、 1.5、2.0 mLの場合と比べ、0.5 mLの場合はメゾポーラス構造の酸化チタンナノ結晶が形成された。これを色素増感太陽電池の半導体電極として用い、光電変換効率9.02 %を得た。同様にテンプレートとしてカーボン球を用いてメゾポーラス酸化チタンナノ結晶を合成し、光電変換効率4.65 %を得た。(2)エチレンジアミン(EDA)を有機皮膜剤として用いて、空洞を有する酸化チタン階層構造を作製した。0.4 Mのチタニウムテトライソプロポオキサイドを純水に混合し、EDA濃度を2、 3、 4 mLと変化させた。EDA添加量が高くなるにつれて、光電変換効率が高くなり、4 mLの時に光電変換効率5.27 %を得た。さらに、合成したメゾポーラス酸化チタンナノ結晶をメチレンブルー色素に混入し、可視光照射6分で浄化することを示した。本研究では、様々な方法でメゾポーラス構造の酸化チタンナノ結晶の合成に成功し、光電変換効率に及ぼす効果を調べた結果、9.02 %を得た。また、高い光触媒効果を有することを明らかにした。

The high efficiency of pigment sensitive solar cells is necessary for the synthesis of photo-semiconductor electrodes with large surface area and high electron mobility. In this study, the hydrothermal synthesis method was used to adjust the crystal shape, structure, absorption characteristics, emission characteristics, electronic state, photoelectric conversion efficiency, etc. (1)The temperature of the room was 5 minutes. The solution was stirred for 2 hours. The separation of condensed matter by telecentric separator 80 °C <$10 hours drying, drying In the case of 1.0, 1.5 and 2.0 mL, the acid content of the structure is reduced to 0.5 mL. The semiconductor electrode of the pigment sensitive solar cell has a conversion efficiency of 9.02%. In the same way, the conversion rate of the crystal and the photoelectric conversion rate are 4.65% and 4.65% respectively. (2)EDA is an organic coating, and it has an acidic layer structure. 0.4 Mix M's QitaTM Teitelisi Soft Pokki Aid with purified water, and the EDA concentration can vary from 2, 3, or 4 mL. EDA addition is high, photoelectric conversion efficiency is high, photoelectric conversion efficiency is 5.27% at 4 mL In addition, it is necessary to prepare a mixture of crystals and pigments, and to irradiate the mixture with visible light for 6 minutes In this study, the synthesis of the structure of the acid and the crystal was successfully carried out, and the photoelectric conversion efficiency and the effect of the adjustment were obtained by 9.02%. The light of day

项目成果

Hydrothermal growth of Zinc Oxide nanostructures and dye-sensitized solar cell

氧化锌纳米结构和染料敏化太阳能电池的水热生长

• 发表时间: 2015
• 作者: M.Navaneethan;J.Archana;T.Koyama and Y.Hayakawa
• 通讯作者: T.Koyama and Y.Hayakawa

Investigation of SnO2 nanostructures for the development of dye-sensitized solar cells

研究用于开发染料敏化太阳能电池的 SnO2 纳米结构

• 发表时间: 2015
• 作者: M.Tarini;S.Harish;J.Archana;M.Navaneethan and Y.Hayakawa
• 通讯作者: M.Navaneethan and Y.Hayakawa

Controlled synthesis and morphological investigation of self-assembled CuO nanostructures

• DOI: 10.1016/j.matlet.2014.01.130
• 发表时间: 2014-04-15
• 期刊: MATERIALS LETTERS
• 影响因子: 3
• 作者: Harish, S.;Navaneethan, M.;Hayakawa, Y.
• 通讯作者: Hayakawa, Y.

Dye sensitized solar cell performance of template assisted TiO2 mesoporous spheres

模板辅助TiO2介孔球的染料敏化太阳能电池性能

• 发表时间: 2015
• 作者: J. Archana;M. Navaneethan;T. Koyama and Y. Hayakawa
• 通讯作者: T. Koyama and Y. Hayakawa

スリ－・ラマサミー・メモリアル大学(インド)

斯里拉玛沙米纪念大学（印度）