光で充電できる新型色素増感太陽電池の開発

• Project/Area Number: 16655077
• Research Category: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Functional materials/Devices
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 瀬川 浩司 東京大学, 先端科学技術研究センター, 教授 (50216511)
• Project Period (FY): 2004 – 2006
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2006)
• Budget Amount: ¥3,400,000 (Direct Cost: ¥3,400,000); Fiscal Year 2006: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000); Fiscal Year 2005: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000); Fiscal Year 2004: ¥1,400,000 (Direct Cost: ¥1,400,000)
• Keywords: 太陽電池 / 光充電 / 太陽光発電 / エネルギー変換 / 導電性高分子 / ポルフィリン / 二次電池 / 色素増感 / 酸化チタン / ポリピロール

Research Abstract

太陽電池の利用拡大は重要な課題である。最近、低コスト高性能太陽電池として「色素増感太陽電池」が発表され、次世代太陽電池として期待されるようになった。色素増感太陽電池は、多孔性酸化チタンの表面に吸着した色素からの高効率光誘起電子移動と、電解質中の酸化還元とを組合せたものであり、形状自由度の高さやカラフルな太陽電池作成も可能なことから、高付加価値太陽電池としても期待されている。しかしながら、太陽電池には本質的に光強度に依存する出力変動があり、色素増感太陽電池ではその変動が大きいことが指摘されている。このため、実際の使用形態として二次電池との組み合わせが必要である。われわれは、湿式太陽電池の一つである色素増感太陽電池の主要な過程が光エネルギーの化学エネルギーへの変換反応であるという特徴を活かせば、太陽電池そのものに二次電池の機能(エネルギー貯蔵機能)を付与することもできると考えた。本研究では、この考えを実現する目的で、充放電が可能な光エネルギー貯蔵型色素増感太陽電池を開発した。
最終年度である今年度は、光エネルギー貯蔵型色素増感太陽電池に用いる電荷蓄積電極の大容量化を研究した。電荷蓄積電極には、酸化チタンの伝導帯とのエネルギー順位の関係から導電性高分子のポリピロールを検討した。また、基板にはステンレスメッシュならびにチタンメッシュを用いた。さらに、ナフィオンのコーティングについても検討した。その結果これまでよりはるかに高性能の光充電セルを実現することができた。

Research Products

• [Journal Article] 光エネルギーを電気エネルギーに変換して"蓄える"新型太陽電池 (2007)
  • Author(s): 齊藤陽介, 瀬川浩司
  • Journal Title: 化学工業 58 Pages: 227-232
  • NAID: 10019960634
• [Journal Article] 蓄電機能を持つ太陽電池 (2006)
  • Author(s): 瀬川浩司
  • Journal Title: 化学工業 57 Pages: 96-101
• [Journal Article] 光をあてると電気がたまる新型太陽電池 (2006)
  • Author(s): 瀬川浩司
  • Journal Title: O plus E 28 Pages: 922-926
• [Journal Article] Geometry and Solvent-Polarity Dependences of the Relaxation Dynamics of the Singlet Excited Center-to-Edge Phosphorus (V) porphyrin Dimers (2006)
  • Author(s): Kenji Nagao, Yasuko Takeuchi, Hiroshi Segawa
  • Journal Title: J.Phys.Chem.B, 110 Pages: 5120-5126
• [Journal Article] 導電性高分子と色素増殖太陽電池を組み合わせた蓄電できる太陽電池 (2005)
  • Author(s): 瀬川浩司
  • Journal Title: 高分子 54 Pages: 887-887
• [Journal Article] 太陽電池そのものに蓄電機能がついた「エネルギー貯蔵型色素増感太陽電池」 (2005)
  • Author(s): 瀬川浩司
  • Journal Title: 光触媒 16 Pages: 108-117
• [Journal Article] 導電性高分子を用いたエネルギー貯蔵型太陽電池 (2005)
  • Author(s): 瀬川浩司
  • Journal Title: 進化する有機半導体 Pages: 340-351
• [Journal Article] 導電性ポリマーを用いたエネルギー貯蔵型色素増感太陽電池 (2005)
  • Author(s): 瀬川浩司
  • Journal Title: 有機薄膜太陽電池の最新技術 Pages: 293-300
• [Journal Article] 太陽電池そのものに蓄電機能がついた「エネルギー貯蔵型色素増感太陽電池」 (2005)
  • Author(s): 瀬川浩司
  • Journal Title: 光触媒 16(印刷中)
• [Journal Article] 色素増感太陽電池の多機能化 (2004)
  • Author(s): 瀬川浩司
  • Journal Title: M&E 31 Pages: 242-245
• [Book] 有機エレクトロニクスにおける分子配向技術、第4章有機太陽電池と分子配向2色素増感太陽電池の最新動向 (p153-p159) (2007)
  • Author(s): 内田聡, 瀬川浩司
  • Total Pages: 368
  • Publisher: シーエムシー出版
• [Book] 進化する有機半導体 導電性高分子を用いたエネルギー貯蔵型太陽電池 (p340-p351) (2006)
  • Author(s): 瀬川浩司
  • Total Pages: 548
  • Publisher: NTS
• [Book] 色素増感太陽電池の研究開発と最新技術 (2005)
  • Author(s): 瀬川浩司
  • Total Pages: 10
  • Publisher: 技術教育出版社(早瀬修二編)
• [Book] 薄膜太陽電池の開発最前線 (2004)
  • Author(s): 瀬川 浩司(分担)
  • Total Pages: 319
  • Publisher: NTS