逆オパール構造TiO_2上に吸着したCdS/CdSe 量子ドットの光音響スペクトルと光励起キャリアダイナミクス

摘要

近年，深刻化する環境問題やエネルギー資源問題の解決策の一つとして，太陽光をエネルギー源とする太陽電池の開発が盛hに行われている．現在の太陽電池の主流はシリコン太陽電池であるが，原料供給や製造コストが高いなど様々な問題を抱えている．そのなかで，太陽電池の更なる普及に向け，製造プロセスが簡便で安価に作製可能な増感太陽電池が注目されている．これは多孔質化した酸化チタン(TiO_2)ナノ粒子を用いた基板表面に，光を吸収する材料である増感剤を吸着させることで可視光応答を持たせ，分光増感現象を利用し太陽光のエネルギーを電気エネルギーに変換する太陽電池である[1]．この太陽電池の更なる性能の向上に向け，光を吸収する材料である増感剤の選択や，増感剤の吸着基板であり電子の輸送層であるTiO_2基板の構造に着目した研究が活発に行われている．本研究では，増感剤に半導体量子ドット(QD)を適用する．QDの特徴として，①光吸収係数が大きい，②双極子モーメントが大きく，これによる電荷分離の促進，③粒径を制御することで光吸収領域の調節が可能，④多重励起子生成の発現により量子効率の増大が期待される[2]などの発現により従来の太陽電池を上回るエネルギー変換効率の達成が期待されている．