京都大学 / 0048 / 新制・課程博士 / 博士(工学) / 甲第19737号 / 工博第4192号 / 新制||工||1646(附属図書館) / 32773 / 京都大学大学院工学研究科物質エネルギー化学専攻 / (主査)教授 阿部 竜, 教授 陰山 洋, 教授 田中 庸裕 / 学位規則第4条第1項該当 / Doctor of Philosophy (Engineering) / Kyoto University / DFAM

QDs haben aufgrund ihrer einzigartigen optischen und elektronischen Eigenschaften erhebliche Aufmerksamkeit erregt und sind vielseitige Materialien für verschiedene Anwendungen. T-QDs, wie AIS/ZnS, haben aufgrund ihrer geringeren Toxizität, Umweltverträglichkeit und einstellbaren optischen Eigenschaften an Bedeutung gewonnen. Diese Arbeit konzentriert sich auf die MW-Synthese von AIS/ZnS-QDs und untersucht den Einfluss von Syntheseparametern auf ihre optischen Eigenschaften sowie deren nachfolgende Anwendung in LSCs. Die Synthese kombiniert einen zweistufigen Erhitzungsansatz mit MW, was eine präzise Kontrolle über die QD-Zusammensetzung, Liganden und die chemische Zerfallsreihenfolge ermöglicht. Die Studie untersucht die Variation der Ag:In:S:Zn-Verhältnisse und den Einfluss von vier verschiedenen Liganden auf die optischen Eigenschaften. Die Ergebnisse bestätigen die Vielseitigkeit dieser QDs bei der Herstellung wasserlöslicher, hochphotolumineszierender Materialien. Die AIS/ZnS-QDs werden weiterhin als Materialien für LSCs genutzt, um erneuerbare Energie in BIPV-Systemen zu nutzen. Die Studie erforscht die Integration dieser QDs in eine Polymermatrix für LSCs und betont die Effizienz der Synthese. Zwei Syntheseansätze, ein zweistufiges Erhitzungsverfahren und die MW-Synthese mit Thiol-Liganden, erzeugen QDs, die in Toluol dispergierbar sind. Die resultierenden lumineszierenden Platten, integriert in LSC-Geräte, zeigen eine hohe PL QY (>60%). Die optischen Verluste werden für verschiedene Ligandenkombinationen verglichen, wobei überlegene Ergebnisse für MPA-OLA/OA-capped QDs beobachtet werden. Die LSC-Geräte, gekoppelt mit Si-Solarzellen unter einem Sonnensimulator, zeigen OPE-Werte von 3,8 ± 0,2% und 3,5 ± 0,2% für GSH-OLA/OA bzw. MPA-OLA/OA AIS/ZnS-QDs, und QOE-Werte von 24,1 ± 0,4% und 27,4 ± 0,4%. Die erreichte Leistung, gepaart mit der einfachen, wasserbasierten Synthese und den guten optischen Eigenschaften, unterstreicht das Potenzial von AIS/ZnS-QDs als LSCs. / QDs gained significant attention for their unique optical and electronic properties, making them versatile materials for various applications. t-QDs, such as AIS/ZnS, gained prominence due to their lower toxicity, eco-friendly nature, and tunable optical characteristics. This thesis focuses on the MW-assisted synthesis of AIS/ZnS QDs, exploring the impact of synthesis parameters on their optical properties and subsequent application as LSCs. The synthesis methodology combines a two-step heating approach with MW assistance, allowing for precise control over QD composition, ligands, and chemical decomposition order. The study investigates the variation of Ag:In:S:Zn ratios and the influence of four different ligands on optical properties. The results confirm the versatility of these QDs in producing water-soluble, highly photoluminescent materials with PL QY of 60-65% and long PL decay. The synthesized AIS/ZnS QDs are further utilized as materials for LSCs, aiming to harness renewable energy in building-integrated photovoltaic systems. The study explores the integration of these QDs into a polymer matrix for LSCs, emphasizing the efficiency of the synthesis method. Two synthesis approaches, a two-step heating method and MW-assisted synthesis with thiol ligands, yield QDs dispersible in organic solvents. The resulting luminescent slabs, integrated into LSC devices, exhibit high PLQY (>60%). Optical losses due to reabsorption and matrix effects are compared for different ligand combinations, with superior results observed for MPA-OLA/OA-capped QDs. The LSC devices coupled with Si-solar cells under a solar simulator demonstrate OPE values of 3.8 ± 0.2% and 3.5 ± 0.2% for GSH-OLA/OA and MPA-OLA/OA AIS/ZnS QDs, respectively, and QOE values of 24.1 ± 0.4% and 27.4 ± 0.4%. The achieved device performance, among the highest reported, coupled with the simplicity of the water-based synthesis and the excellent optical properties, underscores the potential of AIS/ZnS QDs as LSCs.