Multi-layering of a nanopatterned TiO2 layer for highly efficient solid-state solar cells

2015年9月25日 NPG Asia Materials 7, e9 (2015) doi:10.1038/am.2015.105

太陽電池: 無駄になる光を閉じ込める

韓国の研究者たちが、従来の光アノードよりもはるかに多くの光を捉えるナノパターン化積層光アノードを開発した。二酸化チタン(TiO2)を用いた色素増感太陽電池は、新しい安価な光起電力技術であるが、実用化するには効率を向上させなければならない。今回、延世大学(ソウル)のE Kimたちは、色素増感太陽電池において、ポリジメチルシロキサンのスタンプを用いてTiO2ペーストにナノスケールの周期チャネルを形成することによって光反射率を向上させる方法を研究した。彼らは、ナノスタンプを取り除いてアニール処理を行った後、周期チャネルを形成したTiO2をポリスチレン犠牲膜でコーティングした。この犠牲膜によって、スタンプ工程を繰り返し行っても、周期チャネルが維持される。Kimたちは、通常は無駄になってしまう透過光を捉える3層TiO2ナノ構造体を作製した。その結果、平坦なTiO2層を用いた場合と比較して、光変換効率が65%向上した。

Jongbeom Na, Younghoon Kim, Chihyun Park & Eunkyoung Kim

Solar cells: waste not, want not
Korean researchers have developed a multilayered, nanopatterned photoanode that traps significantly more light than conventional devices. Dye-sensitized solar cells based on titanium dioxide (TiO2) are an emerging low-cost photovoltaic technology, but efficiency gains must be made before they can be used in practical applications. Eunkyoung Kim and colleagues from Yonsei University in Seoul investigated ways to enhance light reflectivity in dye-sensitized solar cells by using a polydimethylsiloxane stamp to form nanoscale channels into a TiO2paste. After removing the nanostamp and performing annealing, they coated the patterned TiO2 with a sacrificial polystyrene film that preserved the periodic channels when the stamping process was repeated. The team produced a three-layered TiO2 nanoarchitecture that captured light transmissions normally lost as waste, resulting in a 65% gain in photoconversion efficiency over flat TiO2 layers.


NPG Asia Materials ISSN 1884-4049(Print) ISSN 1884-4057(Online)