材料化学：ヒドロキサム酸の事前吸着による共増感太陽電池の高効率化

色素増感太陽電池（DSC）は、ナノ結晶メソポーラス二酸化チタン（TiO₂）膜の表面に吸着させた光増感剤を電解質か固体電荷輸送材料と共に用いて光を電気に変換する。これらは、透明性、多色性、低コスト製造などの多くの特徴を持ち、ガラス製ファサード、天窓、温室などに設置されている。増感剤、酸化還元メディエーター、デバイス構造の最近の進歩により、DSCの性能は、特に環境光条件下で向上している。DSCの効率をさらに高めるには、電荷生成に有利になるよう、TiO₂表面での色素分子の集合を制御することが極めて重要である。今回我々は、単層のヒドロキサム酸誘導体をTiO₂表面に事前吸着させることで、色素分子の充填と、可視光領域全体にわたって定量的に集光する2つの新規設計された共増感剤の光電変換性能を向上させる方法を報告する。最高性能の共増感太陽電池は、標準エアマス1.5の大域的な模擬太陽光の下で独立に確認済みの15.2％の電力変換効率と、長期動作安定性（500時間）を示した。2.8 cm²というさらに活性領域が広いデバイスでは、幅広い光量域で28.4〜30.2％の電力変換効率とともに高い安定性を示した。今回の知見は、高性能DSCの実現を容易にする道を開くとともに、環境光をエネルギー源とする低電力電子デバイス用の電源や電池の置き換え品としての応用に有望な見通しを与える。

目次へ戻る