2 段階陽極酸化法による色素増感太陽電池用酸化チタンナノチューブ膜の作製

摘要

近年、色素増感太陽電池（DSSC）は安価で意匠性の高い太陽光エネルギー変換デバイスとして注目されている。DSSC では一般に二酸化チタン（TiO_2）粒子膜に増感色素を吸着させた構造の作用極が用いられており、セル性能の向上のためにはこの膜中での粒界抵抗の低減が課題となっている。これまでに水熱合成法などによって得られるチューブまたはロッド状のTiO_2粒子を適用することで作用極中の粒界を低減する試みが報告されているが、粉体のTiO_2 粒子を基板に塗布する際に配向制御が困難であり、必ずしも粒界抵抗の低減にはつながっていない。一方、ナノチューブ状のTiO_2 は金属チタン基板の陽極酸化でも調製できる。得られるTiO_2 ナノチューブ（TNT）は基板に対して垂直に配向しているため粒界抵抗が少なく、作用極の導電性向上に有効であると期待される。しかし、陽極酸化TNT は粒子状TiO_2 に比べて比表面積が小さく、光利用効率は色素吸着量の減少に伴って低下してしまう。したがって、セル性能の向上のためには色素吸着特性に優れたTNT の調製法が重要となる。一般に、陽極酸化法では生成するチューブ径や長さは印加電圧や電解液組成などによって影響を受けることが知られている。このため、電解液にさまざまな添加剤を加えたり陽極酸化プロセスを工夫することによってTNT 膜のモルフォロジーを制御できると期待される。そこで本研究では、陽極酸化プロセスにおける添加剤やプロセスの多段階がTNT 膜の構造に及ぼす効果を観察し、これらを作用極に用いたDSSC の光電特性について検討を行うことを目的とする。