単結晶ルチル型TiO<sub>2</sub>中空球体:量子ドット増感太陽電池への適用に向けて室温合成,適合性を高めた可視光吸収スペクトル,及び効率的な散乱層

WANG Hongqiang; WANG Hongqiang; MIYAUCHI Masahiro; ISHIKAWA Yoshie; PYATENKO Alexander; KOSHIZAKI Naoto; LI Yue; LI Yue; LI Liang; LI Liang; LI Xiangyou; BANDO Yoshio; GOLBERG Dmitri

文献

J-GLOBAL ID：201202242673204326 整理番号：12A0056800

単結晶ルチル型TiO₂中空球体:量子ドット増感太陽電池への適用に向けて室温合成,適合性を高めた可視光吸収スペクトル,及び効率的な散乱層

Single-Crystalline Rutile TiO₂ Hollow Spheres: Room-Temperature Synthesis, Tailored Visible-Light-Extinction, and Effective Scattering Layer for Quantum Dot-Sensitized Solar Cells

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資料名：
巻： 133 号： 47 ページ： 19102-19109 発行年： 2011年11月30日
JST資料番号： C0254A ISSN： 0002-7863 CODEN： JACSAT 資料種別：逐次刊行物 (A)
記事区分：原著論文発行国：アメリカ合衆国 (USA) 言語：英語 (EN)

TiO₂コロイドナノ粒子にレーザーパルスを照射して,室温で一段階で単結晶中空球体を作成した。その過程は次のように説明される。液相中のナノ粒子の凝集塊にレーザーパルスを照射するとごく短時間で融解するが,その融解は凝集塊表面から内部へと進む。この時,温度上昇で凝集塊のボイド内に残っている空気が膨張し集合して大きなボイドを形成する。ついで溶融した凝集塊が冷却され再結晶化し中空体が生成する。実験において,レーザー照射線量を変化させて粒径を制御し,平均粒径255~483nmの中空球体を作成した。またレーザー波長,分散媒体,及び初期のナノ粒子濃度も,中空球体の形状に影響を与えた。TiO₂中空球体は,粒径の増大とともに吸収ピークの長波長シフト及びブロードニングが見られた。長波長シフトは,粒径の大きな粒子ほど散乱が長波長側になることに対応し,またピークブロードニングは球体の粒径分布の広がりに対応していると考えられる。そして平均粒径と吸収ピークとは一次の関係を示した。最終的にTiO₂中空球体を量子ドット増感太陽電池(QDSSC)の光散乱層に適用し評価した。QDSSCは,PtコートガラスとFTOガラスの間に,TiO₂中空球体を被せた量子ドット増感TiO₂層を配置して作成した。電極は,CdS/CdSeの量子ドットによるメソポーラスTiO₂層(厚さ6μm)で構成された。TiO₂中空球体の散乱層を入れることにより,変換効率は2.31%から2.58%に約10%改善した。本方法は,サイズ適合化が必要な他の半導体中空粒子の作製にも適する。

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コロイド化学一般 , 太陽電池 , 電池一般

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単結晶ルチル型TiO2中空球体:量子ドット増感太陽電池への適用に向けて室温合成,適合性を高めた可視光吸収スペクトル,及び効率的な散乱層

単結晶ルチル型TiO₂中空球体:量子ドット増感太陽電池への適用に向けて室温合成,適合性を高めた可視光吸収スペクトル,及び効率的な散乱層