新規多孔質複合酸化物電極の開発と色素増感型太陽電池の高効率化

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色素増感太陽電池の大面積化とTiO_2/MgO複合酸化物電極の開発色素増感太陽電池の効率は、光入射側の基板として用いられる透明電極の導電性の影響を受ける。特に数cm角のモジュールサイズでは、一般的に用いられているFTO(フッ素ドープ酸化スズ)透明電極では、数mm角の試験セルサイズと比較して性能が大幅に低下することが知られており、導電性の高い透明電極の開発が重要な課題となっている。これに対し、我々はFTOに比べて導電性が高いITO(スズドープ酸化インジウム)透明電極にFTO透明電極層を積層した二層型透明電極を開発した。さらに、この電極に酸化チタンに微量の酸化マグネシウムを加えた多孔質薄膜電極をスプレー熱分解法で作製した光電極を組み合わせることにより、21cm^2という比較的大きな面積で7.2%の光エネルギー変換効率を達成することができた。この成果は、学術誌Progress in Photovoltaic,14(7),643-651(2006)に掲載された。非錯体型有機色素を用いる色素増感太陽電池色素増感型太陽電池の色素としては、従来ルテニウムを中心金属とする錯体型色素が高い効率を示すことが知られている。しかしながら、ルテニウムは高価かつ希少金属であるので、非錯体型有機色素の検討も活発に行われている。最近、ルテニウム錯体色素に匹敵する効率を示す非錯体型有機色素として、クマリン誘導体およびインドリン誘導体色素が相次いで報告された。我々は、このうちインドリン誘導体色素を用い、n型酸化スズ多孔質薄膜を光電極とする色素増感太陽電池を作製し、これが従来のルテニウム錯体色素を上回る性能を示すことを見出した。変換効率の値は、既報の酸化チタン電極を用いるものに比べると低いが、酸化スズ電極は酸化亜鉛等と組み合わせて複合酸化物電極とすることにより、高効率化できることが期待できる。