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

使用低温沉积半导体层提高塑料染料敏化光电池的效率

基本信息

批准号：
17029064
负责人：
宮坂力
金额：
$ 3.07万
依托单位：
Toin University of Yokohama
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：
2005
资助国家：
日本
起止时间：
2005 至 2006
项目状态：
已结题

项目摘要

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。

开发了一种特殊的高粘度分散tiO_2糊状物，用于涂层TIO_2纳米多孔膜，在低温下（<150°C）对导电塑料底物具有高粘附性，并基于优化的粒子分布，膜厚度，厚度厚度，层厚度，层厚度，厚度，塑料染料敏化的太阳能电池（DSC）的效率提高。进行了小细胞和原型大面积模块的性能评估。以下是结果的概述。 1。通过低温膜沉积TiO_2纳米颗粒多孔层，高效的膜电极。 Nanotio_2粘贴含有纳米二烷水性溶胶作为颗粒粘合剂并给出高粘度的糊状，而无需添加绝缘树脂粘合剂（增稠剂）。将此糊状物应用于Ito涂层的钢板膜（电阻：13Ω/□），以制备TIO_2多孔膜塑料电极。该涂层是粒径为250 nm的颗粒的混合物，用于光散射和平均粒径为30至150 nm的纳米颗粒，用两个RU Bipyridyl络合物染料（N719，N712）敏感，并更改了有机电解质的组成以优化性能。结果，对于塑料DSC，获得了与N712敏化的电极，其高转化效率为5.8％（阳光强度1sun）至6.4％（光强度118sun）。 2。塑料染料敏化太阳能电池的柔性全溶解碘基溶液被不包含碘的固体电荷传输层取代，并试图固化该电池，从而产生高效率。代替电解质，由聚苯胺涂层的纳米碳制成的高粘度糊和无碘离子液体用作准固体孔传输材料，以制造全固态设备，并获得3-4％的能量转换效率（玻璃电极）。此外，使用单壁碳纳米管和离子液体的复合材料制造了完整的塑料固体电池，并使用ITO-PEN塑料电极作为固态传输材料作为固态孔传输材料。该细胞的能量转化效率高达2.3％。 3。串联大面积模块的发电特性的改进，我们创建了一个大型的完整塑料模块（串联10个单元），其中由上述低温膜形成产生的TiO_2-Ito-Pen电极产生，PT/Ti co涂层笔式电极与单个单元组合成单个单元，使单个单元组合成1厘米和30 cm的单个单元。在1sun以下，单个单元的最大输出已从0.2A和6.5V提高，最大能量转换效率已从原始2.5％提高到4％以上。

项目成果

期刊论文数量（23）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

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

塑料染料敏化太阳能电池、蓄电型太阳能电池（光电容器）的开发

DOI：
发表时间：
2006
期刊：
太陽エネルギー 32
影响因子：
0
作者：
K.Yamada;H.Nakamura;S.Matsushima;H.Yamane;T.Haishi;K.Kuamda;Hiroshi Kominami;古南博;Hiroshi Kominami;古南博;Hiroshi Kominami;Hiroshi Kominami;Hiroshi Kominami;S.Hashimoto;橋本修一;S.Hashimoto;S.Hashimoto;S.Hashimoto;S.Hashimoto;S.Hashimoto;池田信之;宮坂力;雉鳥優二郎;池田信之;手島健次郎;池上和志;池上和志
通讯作者：
池上和志

有機エレクトロニクスにおける分子配向技術

有机电子学中的分子取向技术

DOI：
发表时间：
2007
期刊：
影响因子：
0
作者：
K.Yamada;H.Nakamura;S.Matsushima;H.Yamane;T.Haishi;K.Kuamda;Hiroshi Kominami;古南博;Hiroshi Kominami;古南博;Hiroshi Kominami;Hiroshi Kominami;Hiroshi Kominami;S.Hashimoto;橋本修一;S.Hashimoto;S.Hashimoto;S.Hashimoto;S.Hashimoto;S.Hashimoto;池田信之;宮坂力;雉鳥優二郎;池田信之;手島健次郎;池上和志;池上和志;池上和志;宮坂力;雉鳥優二郎;Takurou N.Murakami;Nobuyuki Ikeda;宮坂力(共著)
通讯作者：
宮坂力(共著)

蓄電できる色素増感太陽電池「光キャパシタ」の仕組み

染料敏化太阳能电池“光电容器”的储能机制

DOI：
发表时间：
2006
期刊：
オーム 6
影响因子：
0
作者：
K.Yamada;H.Nakamura;S.Matsushima;H.Yamane;T.Haishi;K.Kuamda;Hiroshi Kominami;古南博;Hiroshi Kominami;古南博;Hiroshi Kominami;Hiroshi Kominami;Hiroshi Kominami;S.Hashimoto;橋本修一;S.Hashimoto;S.Hashimoto;S.Hashimoto;S.Hashimoto;S.Hashimoto;池田信之;宮坂力;雉鳥優二郎;池田信之;手島健次郎
通讯作者：
手島健次郎

プラスチック色素増感太陽電池の先端技術

塑料染料敏化太阳能电池的先进技术

DOI：
发表时间：
2006
期刊：
光学 35(11)
影响因子：
0
作者：
K.Yamada;H.Nakamura;S.Matsushima;H.Yamane;T.Haishi;K.Kuamda;Hiroshi Kominami;古南博;Hiroshi Kominami;古南博;Hiroshi Kominami;Hiroshi Kominami;Hiroshi Kominami;S.Hashimoto;橋本修一;S.Hashimoto;S.Hashimoto;S.Hashimoto;S.Hashimoto;S.Hashimoto;池田信之;宮坂力;雉鳥優二郎;池田信之;手島健次郎;池上和志;池上和志;池上和志
通讯作者：
池上和志

色素増感型太陽電池作製キット

染料敏化太阳能电池生产套件