論文要約：DSSC FRET Selected Papers 2025.10.15

やさしく解説：DSSC × FRET（蛍光共鳴エネルギー移動）—3本の論文から

作成日：2025-10-15 / 対象：一般向け解説

Table of Contents

DSSC（色素増感太陽電池）は、色素が光を吸ってTiO₂に電子を渡すタイプの太陽電池。屋内の弱い光に強いのが特長です。
**FRET（蛍光共鳴エネルギー移動）は、“よく光を吸う分子＝ドナー”から“発電を担当する色素＝アクセプター”**へ、光のエネルギーを直接バトンする仕組み。光の取りこぼしを減らせるので、室内光の発電と相性が良いです。
最新研究では、電解質そのものを“エネルギーバトン”にする、量子ドットをアンテナにする、TiO₂表面でドナーを共吸着する等、3つのアプローチで性能向上が報告されています。

どんな研究？

やさしい解説
“電解質＝光のバトン係”。色素の吸えない波長も電解質が吸って渡すので、弱い光でも無駄が減るイメージです。

参考（DOI）
Vaghasiya et al., Nano Energy (2019) DOI: https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2019.03.086

どんな研究？

グラフェン量子ドット（GQDs）をドナー、N719をアクセプターにして**FRET効率 27%**を実測。
GQDs共増感DSSCでη = 7.96%, Jsc = 16.54 mA/cm², Voc ≈ 770 mV。N719単独より約30%高効率。
UV-可視域の吸収強化がJsc増に寄与し、さらに放射過程（RET）や相乗効果で紫外起因の伸びが大きい。

やさしい解説
量子ドット＝耳の良い“集音マイク”。拾った光を**色素へ無線転送（FRET）**して、発電の元手を増やすイメージです。

参考（DOI）
Subramanian et al., J. Power Sources (2017) DOI: https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2017.01.043

どんな研究？

1,8-ナフタリミド誘導体（H-NIM）をTiO₂にN719と共吸着し、ドナー→アクセプターのFRETを**その場（in situ）**で実現。
**最適ドープ比 17%**で、1 sun下のPCE +10.8%、600 lux（室内）で +21%。
TiO₂と電解質の直接接触を“被膜化”して再結合を抑制する副次効果も。

やさしい解説
受電面（TiO₂）に小さな“光る相棒”を貼るイメージ。色素が苦手な紫外の光もドナーが吸って渡すので、屋内でも粘り強く発電できます。

参考（DOI）
Lin et al., J. Mater. Chem. A (2017) DOI: https://doi.org/10.1039/c7ta00638a

Q. FRETって遅くて効率が落ちない？
A. ナノ〜ピコ秒スケールの超高速過程。電荷移動の競合より十分速いため、むしろ増強に働きます。

Q. 屋外でも効果がある？
A. ありますが、屋内のように光が弱く偏った環境で効果が顕著に出やすいです。

Q. 毒性やコストは？
A. 有機ドナーやカーボン系量子ドットなど低毒性・低コストの選択肢が増えています。

Vaghasiya, J. V. et al., “Energy transfer redox couples for indoor-light DSSCs,” Nano Energy 60 (2019) 457–466. DOI: 10.1016/j.nanoen.2019.03.086
Subramanian, A. et al., “GQD antennas for FRET-based DSSCs,” J. Power Sources 343 (2017) 39–46. DOI: 10.1016/j.jpowsour.2017.01.043
Lin, Y.-J. et al., “In situ FRET for DSSCs via H‑NIM co-adsorption,” J. Mater. Chem. A 5 (2017) 9081–9089. DOI: 10.1039/c7ta00638a