科学者はイオン液体を使用して、色素に敏感な太陽電池を妨げる主要な課題の 1 つを解決します。

非常に有望な太陽光発電技術である色素ベースの太陽電池 (DSSC) の場合、大きな問題の 1 つは色素の蓄積です。 設計上、DSSC は植物の光合成を模倣する電気化学システムです。 それらは、太陽光を電気に変換するために特別な感光性顔料に依存しています。 理想的には、染料は、吸収された太陽光からのエネルギーが染料の電子に容易に伝達されるように、透明フィルムの背後にある酸化物電極の表面に均一に塗布する必要があります。 このプロセスは、外部回路に電力を供給する自由電子を生成します。 しかし、ほとんどの染料は、光と電荷の両方の必要な流れを妨げるような方法で電極表面の上に集まる傾向があります。 これは、克服が困難であることが証明されている DSSC のパフォーマンスに悪影響を及ぼします。

幸いなことに、日本の名古屋工業大学の猪俣智彦准教授が率いる科学者チームが、この問題の解決策を思いついたばかりかもしれません。 に発表された彼らの最近の研究では、 RSCの前進彼らは、いくつかのイオン液体 (比較的低温で液体状態にある溶融塩) が、染料の蓄積を印象的な程度まで防ぐことができることを示しました。 この研究チームの他のメンバーには、名古屋工業大学の松永彩香さん、小澤知宏教授、愛知工業大学の増田秀樹教授が含まれます。

しかし、イオン液体はどのようにしてこの偉業を達成するのでしょうか? 正確なメカニズムを解明するために、研究チームは、分子サイズが著しく異なる 2 つのイオン液体と 2 種類の色素に注目しました。 どちらのイオン液体も、電極によく結合するアンカー (二酸化チタン、TiO2) を含む同様の分子構造を持っています。₂）、このアンカーをリン原子に結合する主ポリマー鎖、およびリン原子から突出し、主な「垂直」鎖から離れた3つの追加の短いポリマー鎖.

研究者は TiO2 を浸しました₂ 電極は、色素とイオン液体の比率が異なる溶液中にあり、さまざまな分子が電極にどのように付着するかを注意深く分析しました。 合成手順を最適化した後、より長い分子構造を持つイオン液体を使用して作成した DSSC は、修飾されていない酸化物電極を使用した同等の DSSC よりも大幅に優れた性能を発揮することがわかりました。 “イオン液体の空間的に大きな分子構造は、電極に吸収される色素の量に大きな影響を与えることなく、効果的な凝集防止剤として機能します。猪俣博士が説明します。さらに重要なことは、バルク イオン液体の導入により、DSSC のすべての光起電力パラメーターが改善されることです。 “

言うまでもなく、太陽電池技術の向上は、進行中のエネルギーと気候の危機との闘いにおいて優位に立つことができます。 イオン液体は一般的に高価ですが、チームが使用する方法は実際には費用対効果が高いです。 “簡単に言えば、デバイスの必要な部分、この場合は電極表面、猪俣博士は言います。

チームは、イオン液体で修飾された電極を広く使用することで、太陽電池や触媒システム向けの非常に効果的で手頃な価格の材料への道を開くことができると考えています。 イオン液体の構造は設置中に調整できるため、凝集防止剤として非常に必要とされる汎用性を提供します。

これらの結果が、DSSC の明るい未来、ひいては地球の明るい未来につながることを願っています。

ストーリーソース:

材料 の導入 名古屋工業大学. 注: 内容は、スタイルや長さに応じて変更できます。