三次元多孔質構造に基づく色素増感TiO_2電極の電子移動シミュレーション

摘要

Dye-sensitized solar cells are a promising future solar cell, and the research has expanded to improve the conversion efficiency. For designing the TiO_2 photoelectrode, which determines the conversion efficiency, it is important to estimate the relationship between the microstructure and the electron transfer property using the computational study. In this study, we investigated about the relationship between the disordered porous structure composed of TiO_2 nanoparticles and the electron transfer property. We ran the simulation focusing on the porosity and the size of neck of TiO_2 particles (the overlap ratio), and showed that the trapping time of electron is decreased with the increase in overlap ratio, and as a result, electron transport have an advantage.%近年，次世代太陽電池の一つとして色素増感型太陽電池が注目されており，光電変換効率の更なる向上に向けた研究開発が盛んに行われている.光電変換効率を左右するTiO_2電極の設計に当たって，その微細構造と電子移動特性の関係を計算手法により予測することは重要である．そこで本研究では，独自の三次元多孔質プログラムに基づく電子移動シミュレータを開発し，TiO_2粒子からなる不規則多孔質構造と電子移動特性の関係について研究を行った．空隙率とネッキングの大きさ（重複率）に着目してシミュレーションを行ったところ，TiO_2粒子同士の重複率が大きいほど電子の捕捉時間が短くなり，電子移動に有利に働くことが示された．