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

新型多孔复合氧化物电极的开发和更高效率的染料敏化太阳能电池

基本信息

批准号：
04F04148
负责人：
昆野昭則
金额：
$ 1.54万
依托单位：
Shizuoka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2004
资助国家：
日本
起止时间：
2004 至 2006
项目状态：
已结题

项目摘要

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。

染料敏化的太阳能电池的较大面积和TIO_2/MGO复合氧化物电极的发展受染料敏化太阳能电池的效率受到透明电极在光入射侧的底物的电导率的影响。特别是，对于数厘米的模块尺寸，众所周知，与几厘米的测试细胞大小相比，常用的FTO（氧化氧化锡）透明电极的性能显着降低，并且高电导性透明电极的发展是一个重要问题。相比之下，我们开发了两层透明电极，其中ITO（含氧二氧化物）透明电极的电导率高于FTO。此外，通过将该电极与喷雾热解方法制成的多孔薄膜电极与由氧化钛制成的多孔薄膜电极和痕量氧化镁制成的多孔薄膜电极，产生了光电子，并在相对较大的21 cm^2的面积上产生了7.2％的光能转换效率。这项工作发表在《 Photovoltaic》，14（7），643-651（2006）中。作为染料敏化的太阳能电池染料敏化的太阳能染料敏化的太阳能染料染料敏化的太阳能电池，众所周知，含有氟森作为中心金属的复杂染料通常已知表现出很高的效率。但是，由于氟芬属是一种昂贵且稀有的金属，因此对非复合有机染料的研究也在积极进行。最近，据报道，香豆素衍生物和吲哚胺衍生物染料是一个接一个地，作为非复合有机染料，表现出与ruthenium复合物染料相当的非复合有机染料。我们使用吲哚衍生物染料制造了染料敏化的太阳能电池，并使用N型氧化物氧化物多孔薄膜作为光电子，发现这种性能超过了常规的芳族复杂染料。尽管转化效率低于先前报道的氧化钛电极的转化效率，但预计可以将氧化锡电极与氧化锌组合形成形成复合氧化物电极，这可以通过提高效率来实现。

项目成果

期刊论文数量（6）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Dye-sensitized solar cells with an extremely thin liquid film as the redox electron mediator

以极薄液膜作为氧化还原电子介体的染料敏化太阳能电池

DOI：
发表时间：
2005
期刊：
Chemistry Letters 34・4
影响因子：
0
作者：
B.Onwona-Agyeman;G.R.A.Kumara
通讯作者：
G.R.A.Kumara

電池革新が拓く次世代電源

电池创新引领的下一代电源

DOI：
发表时间：
2006
期刊：
影响因子：
0
作者：
N.Arimitsu;A.Nakajima;K.Katsumata;T.Shiota;N.Yoshida;T.Watanabe;Y.Kameshima;K.Okada;M.K.I.Senevirathna;G.R.A.Kumara;G.R.A.Kumara;B.Onwona-Agyeman;辰巳国昭他
通讯作者：
辰巳国昭他

Shiso leaf pigments for dye-sensitized solid-state solar cell