成果報告書詳細
管理番号20110000000783
タイトル*平成22年度中間年報 太陽エネルギー技術研究開発 太陽光発電システム次世代高性能技術の開発 三層協調界面構築による高効率・低コスト・量産型色素増感太陽電池の研究開発(高効率・高耐久性モジュール材料の研究開発)
公開日2011/9/28
報告書年度2010 - 2010
委託先名住友大阪セメント株式会社
プロジェクト番号P07015
部署名新エネルギー部
和文要約 素増感太陽電池の高効率化技術、低コスト化技術、量産化技術、信頼性向上技術に関する技術開発を実施するにあたって、色素増感太陽電池の三層(酸化物半導体、色素、電解質)に注目し、それらの材料開発、光電変換現象、劣化機構の解析をおこなうとともに、それらを反映した高効率セル及びモジュールの試作・評価、信頼性に関する評価をおこなう。本事業では高効率、高耐久性モジュール材料の研究開発を進める。
1.耐久性モジュール材料開発
酸化物半導体多孔質膜、絶縁性多孔質膜、触媒材料含有導電膜が必要であり、各それぞれの適している材料を見出し、これらの材料を大面積化が容易に行うことができるスクリーン印刷用ペースト化を行う。
本年度の成果として、下記のことを明らかにした。
(1)印刷法による酸化物半導体多孔質膜の成膜条件を検討し、歩留まりを7%から100%近くに改善。
(2)酸化物半導体多孔質膜に対し、絶縁性多孔質膜を積層することで、性能低下が若干確認された。原因は色素吸着量への影響であることを見出した。
(3)触媒材料では高分子導電材料が従来材料よりも熱耐久性があることを確認した。しかし膨潤する問題があり、対策の検討を開始した。
2.高効率セル材料開発
高性能酸化物半導体の開発をおこなった。当社の保有技術である結晶面成長制御技術を用いて、菱形状に均一に揃った粒子を合成した。露出面は結晶面{101}である。得られた粒子および従来標準粒子を検討した結果、ソーラロニクス社製酸化チタン粒子と比較して電子拡散速度が高いこと、トラップ数が少ないことなどが判明した。この酸化チタン材料を使うことにより性能向上が期待できる。
英文要約Title: Research and development of high-efficiency and low-cost dye-sensitised solar cells and their mass production technologies based on the three phase-harmonised interfaces (FY2010-2012)
FY2010 Annual Report
Introduction: The purposes of this project are the development of materials for 1) the long durability module, 2) the high efficient dye-sensitized solar cells (DSCs) in our consortium. [Consortium targets (Period: until the end of FY2012)] 1) The energy conversion efficiency in about 30cm module attain to 7%. 2) The energy conversion efficiency in about 1cm cell attain to 11%. (Relative degradation ratio shall be reduced to less than 10% under JIS-C8938 standard tests)
Experiment and results:
1)   Technology for monolithic layer structure module using screen printing method was improved. The layer using former paste was crimped because particles were not enough joined each other. The development of technology was improved binding force between each other particles in porous electrode layer. The yield on making layer structure film was improved to nearly 100% from 3%. The energy conversion efficiency of the film was investigated equivalent performance as compared with high performance cell. This organized paste material for standard electrode was supplied to large module developer of our consortium.
  The amounts of absorbed dye on titanium oxide porous film was decreased by constructing insulation porous structure film layer over titanium oxide porous film. The pore size in insulator layer and characteristics of material were thought to be its cause. The pore size of insulation porous structure film were expanded few range. The examination is focused from material and structure.
The development of catalyst was tried screening many materials and using high electro conductive polymer as catalyst. Polymer A and Polymer B series were investigated about heat test at 85 degree C to have potential to platinum substitution material. PolymerB2 showed high performance catalysis that was similar to platinum. PolymerB1 showed relative degradation ratio was reduced about 60%. Polymer is possible to platinum substitution material.
2) Technology for surface control particles that showed specific crystal face is controlling nucleation and crystal growth. There is a possibility that electron transfer energy can be decreased when the nano particles surface become complete by a specific crystal face. The controlled surface nano titanium oxide particles, {101} plane, was developed using Sumitomo Osaka Cement (SOC) technology for crystal growth control.
SOC nano particles were investigated higher electron diffusion coefficient and open circuit voltage at same electron density than commercial material. (These particles characteristics were measured in cooperation with Shinshu Univ.)
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