| グレッツエル・セルの基本構造 |
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| 【技術分類】 |
| １−Ａ 原理と特性 |
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| 【技術の名称】 |
| １−Ａ−１−ｃ グレッツエル・セルの基本構造 |
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| 【技術内容】 |
いわゆるグレッツエル電池と後に称される電池の基本構造。
厚み10μmで、数ナノメーターの二酸化チタン粒子からなる光学的に透明なフィルムを電荷移動型色素の単分子膜で被覆し、光収穫(Light harvesting)効果を増感する電池を製作した。増感色素はRuL2（μ−(CN)Ru(CN)L’2)2、ここでLは２，２’ビピリジン−４,４−ジカルボン酸を使用し、全体としての光電気変換効率は7.1〜7.9%であった。取り出し電流密度が12mAcm-2以上で色素の分解なしで少なくとも５百万回の電子の授受が可能であった。この結果により低価格の太陽電池実用化の可能性を示した。 |
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| 【図】 |
| 図１ 色素増感光起電力電池の概念図 |
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| 出典：「A low-cost, high-efficiency solar cell based on dye-sensitized colloidal titanium dioxide films.」、「Nature (London, United Kingdom) VOL.353」、（1991年）、O'Regan, Brian、Graetzel, Michael著、Nature Publishing Group発行、738頁 Fig.１ Schematic representation of the principle of the dye-sensitized photovoltatic cell to indicate the electron energy level in the different phases. Reprinted with permission from the Nature Publishing Group. |
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| 図１の説明：色素増感光起電力電池の概念図を示す。光照射時の電池電圧ΔVは光照射時のTiO2の擬似フェルミレベルと電解質の電気化学ポテンシャルの差である。後者は電極とS(増感剤)間の電荷移動を仲介するレドックスカップル（R/R-）のネルンスト電位に等しい。Sは増感剤、S*は電子的に励起された増感剤、S+は酸化された増感剤を表わす。 |
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| 【出典／参考資料】 |
「A low-cost, high-efficiency solar cell based on dye-sensitized colloidal titanium dioxide films.」、「Nature (London, United Kingdom) VOL.353」、（1991年）、O'Regan, Brian、Graetzel, Michael著、Nature Publishing Group発行、737頁〜740頁
「The artificial leaf, molecular photovoltaics achieve efficient generation of electricity from sunlight.」、「Comments on Inorganic Chemistry VOL.12」、（1991年）、Graetzel, Michael著、Taylor & Francis Group発行、93頁〜111頁
「Metal complexes as photosensitizers in photoelectrochemical cells.」、「Catalysis by Metal Complexes VOL.14」、（1993年）、Graetzel, M.、Kalyanasundaram, K.著、Kluwer Academic Publishers発行、247頁〜271頁 |
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| 【技術分類】 |
| １−Ａ 原理と特性 |
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| 【技術の名称】 |
| １−Ａ−１−ｃ グレッツエル・セルの基本構造 |
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| 【技術内容】 |
| 色素増感型太陽電池と天然の光合成の類似点に着目し、クロロフィル誘導体の増感効果を時間分解蛍光測定とレーザーフラッシュホトリシス、などの手法を使用して測定した。クロリン誘導体はクロリンe6、銅２α−オキシメソイソクロリンe4を、ナノポーラス透明電極はTiO2，ZrO2、SnO2を使用した。吸収スペクトル、発光スペクトル、発光の減衰特性を測定し、メカニズムを議論した。 |
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| 【図】 |
| 図１ 溶解吸着した色素の吸収及び発光スペクトル |
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| 出典：「Artificial Photosynthesis. 2. Investigations on the Mechanism of Photosensitization of Nanocrystalline TiO2 Solar Cells by Chlorophyll Derivatives.」、「Journal of Physical Chemistry VOL.98」、（1994年）、Kay, Andreas、Humphry-Baker, Robin、Graetzel, Michael著、American Chemical Society発行、953頁 Figure１ Absorption and emission spectra of dissolved and adsorbed dyes. Reprinted with permission from American Chemical Society. |
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| 図１の説明：クロリンe6と銅２α―オキシメソイソクロリンe4の吸収及び発光スペクトルを示した。クロリンe6についてはエタノール中での(a)吸収及び(b)発光(404nm励起)；ZrO2上での発光(c)及びTiO2上での発光(d)(408nm励起)。銅２α―オキシメソイソクロリンe4についてはエタノール中での吸収(e,f)及び発光(g)；ZrO2上での発光(h)、TiO2上での発光(633nm励起) (i)。発光スペクトルは励起波長で吸収と屈折率で補正し、正味の量子収率とした。 |
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| 表１ 溶解吸着した色素の吸収及び発光特性 |
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| 出典：「Artificial Photosynthesis. 2. Investigations on the Mechanism of Photosensitization of Nanocrystalline TiO2 Solar Cells by Chlorophyll Derivatives.」、「Journal of Physical Chemistry VOL.98」、（1994年）、Kay, Andreas、Humphry-Baker, Robin、Graetzel, Michael著、American Chemical Society発行、953頁 TABLE １ Absorption and emission properties of dissolved and adsorbed dyes. Reprinted with permission from American Chemical Society. |
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| 表１の説明：ZrO2はTiO2より伝導バンド端が1evより負であるためクエンチしない吸収剤の例としてあげた。このようにして励起色素からの電子注入を排除した。a:ΦｆはSoret peakにおける量子収率、b:レーザーフラシュ励起(532nm)による発光寿命(ナノ秒)、c:自然放射寿命 τ0＝τｆ/Φｆ 。 |
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| 【出典／参考資料】 |
「Artificial Photosynthesis. 2. Investigations on the Mechanism of Photosensitization of Nanocrystalline TiO2 Solar Cells by Chlorophyll Derivatives.」、「Journal of Physical Chemistry VOL.98」、（1994年）、Kay, Andreas、Humphry-Baker, Robin、Graetzel, Michael著、American Chemical Society発行、952頁〜959頁
「光触媒の可能性を探る 新しい色素増感太陽電池」、「O plus E NO.211」、（1997年）、荒川裕則、佐山和弘、杉原秀樹著、（株）新技術コミュニケーションズ発行、82頁〜87頁 |
