報告書番号

Q05017

タイトル（和文）

色素増感太陽電池の光電変換特性の分析（III） -曲線因子の決定要因の分析と理論モデル-

タイトル（英文）

Analysis of Energy Conversion Characteristics in Dye-Sensitized Nanocrystalline Solar Cells (III)- Analysis of Determination Mechanisms of the Fill Factor and Theoretical Model -

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

色素増感太陽電池の曲線因子を決定するメカニズムを、電流-電圧特性と交流インピーダンス法に用いて検討した。光学的に誘起されたいくつかの変化による曲線因子の変化が観測された。具体的には、FTO基板への光閉じ込めと入射光量の低減に対して曲線因子は大幅に減少した。一方、光拡散硝子及び回折格子によって、光の入射角を変化させた場合や、微結晶酸化チタン光電極の膜質の変化によっては、曲線因子の変化は殆ど観測されなかった。また、電流の式と連続の式から電流-電圧特性と交流インピ-ダンス法の結果に対する理論的なモデルを導出した。この理論モデルによって、ほぼ実験結果を説明できた。さらに、交流インピダンス法の実験結果を、この理論モデルも踏まえ分析した結果、前記のFTO基板への光閉じ込めと入射光量の低減に対する曲線因子の変化はFTOと微結晶酸化チタン光電極の間の界面抵抗に起因するものと示唆された。

概要 （英文）

Determination mechanisms of the fill factor (FF) in dye-sensitized solar cells (DSCs) were investigated with current-voltage measurement (CV) and electrochemical impedance spectroscopy (EIS). Some optically-induced variations of FF were clearly observed. Specifically, FFs significantly decreased with trapping incident light in the transparent conductive oxide substrate consisting of fluorine-doped tin oxide (FTO) on a glass sheet and lowering incident light intensity. On the other hand, FFs have little dependence on external control over incident light with a diffraction grating film or an opal light diffusion glass sheet, and, additionally, morphology of the TiO2 photoelectrode. A theoretical model that correlates CV characteristics with EIS spectra was derived from the current and continuity equations; experimental results of CV and EIS were explained with the theoretical model, except for resistance of the TiO2 nanocrystalline electrode. Analyses of EIS spectra with the theoretical model suggest that the dependence of FF on the light trapping and lowering is attributed to increase of resistance at the interface between the FTO and the TiO2 photoelectrode.

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