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p型半導体を用いる高効率全固体型色素増感太陽電池の開発およびフィールドテスト

使用p型半导体的高效全固态染料敏化太阳能电池的开发和现场测试

基本信息

批准号：
14050048
负责人：
昆野昭則
金额：
$ 1.6万
依托单位：
Shizuoka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
2002
资助国家：
日本
起止时间：
2002 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

太陽電池は廃棄物を出さない、究極のクリーンエネルギー源として注目されているが、現在実用化されているシリコン太陽電池は、値段が高くひろく普及するにはいたっていない。これに対して、簡単で安価に作製できる色素増感型太陽電池が次世代型太陽電池として注目されている。色素増感型太陽電池には、大きくわけて、電解液を用いる湿式型と電解液の代わりに固体の正孔輸送剤を用いる固体型の2つのタイプがある。前者は、発明者の名前をとってグレッツェル型太陽電池と呼ばれ、比較的高い光エネルギー変換効率を示すが、液漏れ等、安定性の問題が指摘されている。一方、後者は電解液を使用しないため高い安全性および安定性が期待でき、実用化へのメリットが大きいが、従来の固体型色素増感太陽電池は変換効率は湿式に比べて低く、安定性も低いものであった。本研究では、電解液の代わりに正孔輸送剤のはたらきをするp型半導体材料としてヨウ化銅を用いる太陽電池を作製し、変換効率4%近い、現時点ではトップクラスの固体型電池の作製に成功した。このタイプの太陽電池は、スリランカのテンナコン教授らのグループにより発明されたものであるが、安定性に問題があった。私たちのグループは、テンナコン教授および研究員のクマラ博士と共同で研究を進めてきた。その結果、ヨウ化銅に微量の添加剤を加えることにより、結晶が微粒子化することを見出し、これにより、光陽極材料である多孔質酸化チタン電極との密着性が向上し、電池自体の安定性も格段に向上させることができた。たとえば、初期の太陽電池では、変換効率が10日で約1/10程度まで低下してしまったのに対し、今回作成したものでは、10日後でも約8割の性能を維持できることがわかった。さらに,ヨウ化銅への添加剤についても詳しく検討し,低融点で常温溶融塩性を示すチオシアン酸塩(例えばチオシアン酸イミダゾリウムやチオシアン酸トリエチルアンモニウムなど)が,ヨウ化銅結晶の微細化および固体型色素増感太陽電池の性能において最適であることがわかった。また,その添加量については,ヨウ化銅にたいして4-5mol%であることもわかった。以上の成果をふまえ、今後は、多孔質酸化チタン電極側や色素の改良も含めて、固体型色素増感太陽電池の性能向上を図り、実用化の目処とされる5%以上の太陽エネルギー変換効率効率実現を目指す。

Solar cell waste generation, the ultimate source of attention, the current use of solar cell waste generation, the stage of high popularity This is the first time that a pigment-sensitive solar cell has been manufactured and a next-generation solar cell has been developed. Pigment-sensitive solar cells: wet type, electrolyte type, solid type, porous transport agent type The former is characterized by high conversion efficiency, leakage, and stability problems. On the one hand, the latter has high safety and stability expectations for electrolyte use, and on the other hand, solid pigment sensitized solar cells have low conversion efficiency and stability compared with wet type solar cells. In this study, we successfully fabricated solid-state solar cells using p-type semiconductor materials and copper-based materials with a conversion efficiency of 4% and a current electrolyte substitution ratio of 10% and 10% respectively. The solar cell has a lot of problems, such as stability, stability, etc. Private research, research and development As a result, trace amounts of copper are added to the battery, and crystals are micro-particles. The adhesion of the electrode to the anode material is improved. The stability of the battery itself is improved. In the early days, the conversion efficiency of solar cells was reduced to about 1/10 in 10 days, and the performance of solar cells was maintained to about 8 in 10 days. In addition, the addition of copper oxide is discussed in detail, and the low melting point and room temperature solubility of copper oxide (e.g., copper oxide) are optimized for the miniaturization of copper crystals and the performance of solid pigment sensitized solar cells. The amount of copper added is 4- 5mol %. The above results show that in the future, the improvement of the pigment content on the electrode side of porous acid, the improvement of the performance of solid-type pigment sensitive solar cells, and the improvement of the efficiency of solar cells by more than 5% are indicated.