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2006 Fiscal Year Annual Research Report

低温成膜半導体層を用いるプラスチック色素増感光電池の高効率化

Research Project

Project/Area Number 17029064
Research InstitutionToin University of Yokohama

Principal Investigator

宮坂 力  桐蔭横浜大学, 工学研究科, 教授 (00350687)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 池上 和志  桐蔭横浜大学, 工学研究科, 助手 (30375414)
Keywords色素増感 / 太陽電池 / 半導体 / 光電気化学 / 酸化チタン / プラスチック / エネルギー変換 / モジュール
Research Abstract

低温(<150℃)で導電性プラスチック基板上に、TiO_2ナノ多孔膜を高い密着で被覆するための特殊な高粘度分散TiO_2ペーストを開発し、粒子径分布、膜厚、電解液組成の最適化に基づいたプラスチック色素増感太陽電池(DSC)の高効率化を行った。小型セルの性能評価ならびに大面積モジュールの試作を行なった。下記は成果の概要である。
1.TiO_2ナノ粒子多孔層の低温成膜によるフィルム電極の高効率化
ナノチタニア水性ゾルを粒子結合材として含み、高い粘度を与えるナノTiO_2ペーストを絶縁性樹脂バインダー(増粘剤)の無添加で調製した。このペーストをITO被覆PENフィルム(シート抵抗13Ω/□)に塗布し、TiO_2多孔膜プラスチック電極を作製した。光散乱用の粒径250nmの粒子と、平均粒径30〜150nmのナノ粒子を混合した塗布膜を2種のRuビピリジル錯体色素(N719、N712)で増感し、有機電解液の組成を変えて性能最適化した結果、N712で増感した電極でプラスチックDSCとしては高い変換効率5.8%(太陽光強度1sun)〜6.4%(光強度118sun)が得られた。
2.プラスチック色素増感太陽電池のフレキシブル全固体化
ヨウ素系電解液を、ヨウ素を含まない固体電荷輸送層によって置き換え、セルの固体化を試み高効率化を図った。電解液に換えて、ポリアニリン被覆ナノカーボンとヨウ素を含まないイオン液体の複合による高粘度ペーストを擬固体型正孔輸送材料に用いて、全固体型素子を作製し、エネルギー変換効率3-4%の効率を得た(ガラス電極)。また、ITO-PENプラスチック電極を基板として、固体型正孔輸送材料に、単層カーボンナノチューブとイオン液体の複合材料を用いてフルプラスチックの固体セルを作製した。このセルでは最高2.3%のエネルギー変換効率を得た。
3.直列大面積モジュールの発電特性の向上
上記の低温成膜によって作るTiO_2-ITO-PEN電極とPt/Ti被覆PEN対極を組み合わせ、幅1cm長さ30cmの受光面の単セルを直列結合した大型のフルプラスチックモジュール(10セル直列)を試作した。1sunのもとで単セルの最大出力は0.2A、6.5V、最大エネルギー変換効率は当初の2.5%から4%以上まで改善した。

  • Research Products

    (16 results)

All 2007 2006 2005 2004 2003

All Journal Article (8 results) Book (1 results) Patent(Industrial Property Rights) (7 results)

  • [Journal Article] Plastic and solid-state dye-sensitized solar cells incorporating single-wall carbon nanotubes2007

    • Author(s)
      池田 信之
    • Journal Title

      Chemistry Letters 36(3)

      Pages: 466-467

  • [Journal Article] Plastic dye-sensitized photovoltaic cells and modules based on low-temperature preparation of mesoscopic titania electrodes2007

    • Author(s)
      宮坂 力
    • Journal Title

      Electrochemistry 75(1)

      Pages: 2-12

  • [Journal Article] Highly efficient plastic dye-sensitized photoelectrodes prepared by low-temperature binder-free coating of mesoscopic titania pastes2007

    • Author(s)
      雉鳥 優二郎
    • Journal Title

      Chemistry Letters 36(1)

      Pages: 190-191

  • [Journal Article] Conductive polymer-carbon-imidazolium composite : a simple means for constructing solid-state dye-sensitized solar cells2006

    • Author(s)
      池田 信之
    • Journal Title

      Chemical Communications

      Pages: 1733-1735

  • [Journal Article] 蓄電できる色素増感太陽電池「光キャパシタ」の仕組み2006

    • Author(s)
      手島健次郎
    • Journal Title

      オーム 6

      Pages: 8-9

  • [Journal Article] フィルム化技術-太陽電池のフレキシブル化技術2006

    • Author(s)
      池上和志
    • Journal Title

      O Plus E 28

      Pages: 285-289

  • [Journal Article] プラスチック色素増感太陽電池と蓄電型太陽電池(光キャパシタ)の開発2006

    • Author(s)
      池上 和志
    • Journal Title

      太陽エネルギー 32

      Pages: 45-51

  • [Journal Article] プラスチック色素増感太陽電池の先端技術2006

    • Author(s)
      池上 和志
    • Journal Title

      光学 35(11)

      Pages: 564-569

  • [Book] 有機エレクトロニクスにおける分子配向技術2007

    • Author(s)
      宮坂 力(共著)
    • Total Pages
      368
    • Publisher
      シーエムシー出版
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 色素増感型太陽電池作製キット2007

    • Inventor(s)
      宮坂力, 池上和志
    • Industrial Property Rights Holder
      学校法人桐蔭学園
    • Industrial Property Number
      特願2007-032460
    • Filing Date
      2007-02-13
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 色素増感型光電変換素子2006

    • Inventor(s)
      宮坂 力
    • Industrial Property Rights Holder
      学校法人桐蔭学園
    • Industrial Property Number
      特願2006-45356
    • Filing Date
      2006-02-22
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 色素増感型太陽電池ブラインド2005

    • Inventor(s)
      宮坂 力
    • Industrial Property Rights Holder
      ペクセル・テクノロジ-ズ(株)
    • Industrial Property Number
      特願2005-308928
    • Filing Date
      2005-10-24
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 光充電可能な積層型キャパシタ2005

    • Inventor(s)
      宮坂 力
    • Industrial Property Rights Holder
      ペクセル・テクノロジ-ズ(株)
    • Industrial Property Number
      特願2005-156436
    • Filing Date
      2005-05-27
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 導電性被覆形成組成物、それを用いた電極及びその電極を用いた光電極2004

    • Inventor(s)
      宮坂 力
    • Industrial Property Rights Holder
      学校法人桐蔭学園
    • Patent Publication Number
      特開2005-209458
    • Filing Date
      2004-01-21
  • [Patent(Industrial Property Rights)] フィルム型色素増感光電池2003

    • Inventor(s)
      宮坂 力
    • Industrial Property Rights Holder
      学校法人桐蔭学園
    • Patent Publication Number
      特開2005-56627
    • Filing Date
      2003-07-31
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 光充電可能な二次電池及び電気化学キャパシタ2003

    • Inventor(s)
      宮坂 力
    • Industrial Property Rights Holder
      学校法人桐蔭学園
    • Patent Publication Number
      特開2005-79031
    • Filing Date
      2003-09-02

URL: 

Published: 2008-05-08   Modified: 2016-04-21  

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