成果報告書詳細
管理番号20110000000878
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 光電荷分離ゲルによる屋内用有機太陽電池の研究開発
公開日2011/9/28
報告書年度2010 - 2010
委託先名パナソニック電工株式会社 学校法人早稲田大学
プロジェクト番号P07015
部署名新エネルギー部
和文要約平成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/光電荷分離ゲルによる屋内用有機太陽電池の研究開発(光電荷分離ゲル材料の有機太陽電池デバイス化技術開発)」(H22-H23)
1)新規構造の有機太陽電池の提案
電子保持性を有する有機ラジカル高分子と増感作用を発現する色素との組み合わせによる 新規構造の有機太陽電池を開発した。
2)Voc向上
電子保持性を持つ有機ラジカル高分子が接する透明導電膜表面で生じるメディエータの還 元反応が主たるVoc低下要 因であることを見出した。前記改善には有機ラジカル膜の緻密化が重要であり、有機ラジカル膜の製法改良(溶媒、溶液濃度、塗布法)を 実施した。結果、屋内用照度環境(200lx、57.7μW/cm2)環境 下においてVoc=950mVを達成 した。
3)Jsc向上
Jsc向 上には、高い分離効率を示す色素-有機ラジカル分子の連結構造とすること、前記連結分子が集 電極表面に化学的結合により固定されていることが有効であった。インドリン系色素とビオロゲンとの連結分子を、末端カルボキシル基に よりFTO上に固 定する形式にて屋内用照度環境(200lx、57.7μW/cm2)環境下においてJsc=5μA/cm2を達成 した。
4)集電極の開発
塗布方式による透明導電膜および多孔質集電極作製の要素技術を構築した。透明導電膜の開発については、シリカナノ粒子を基板上に分散し、金属を製膜し、シリカナノ粒子を除去することにより、ナノサイズの金属メッシュ構造体を形成できることを確認した。多孔質集電極開発については、電子輸送性を有する酸化スズナノ粒子をナノサイズでネットワークを形成する技術を見出した。この技術により作製した多孔質膜は細孔径の増大により空隙率を向上があった。
英文要約title: 「High performance PV generation system for the future / Development of organic photovoltaic cells based on photo-charge separation gel for indoor applications ( Development of device technology of organic photovoltaic cells based on photo-charge separation gel )
(FY2010-FY2012)
1) The new concept of organic GEL-type photovoltaic cells
The totally organic GEL-type photovoltaic cells, composed with the organic radical polymer exhibiting electron accepting and storage property, photosensitizer dyes, and redox mediator, were developed as a new type photovoltaic cell.
2) Achievement of high photovoltage in lower incident light energy
The photovoltaic cell fabricated with radical polymer was achieved 950 mV of open-circuit photovoltage at indoor environment (200 lx, 57.7 μW/cm2). The dense radical polymer film was effective to avoid undesired electron donation transparent conductive oxide (TCO) to mediator cation and finally accomplish higher photovoltage.
3) Short-circuit current density (Jsc) Improvement by designing dye-radical connected molecules
The designed molecules composed with photosensitizer dye, electron acceptor, and anchor moieties were synthesized. The molecule exhibited effective intra-molecule charge separation between dye and acceptor moieties and electron injection acceptor moiety to TCO due to chemical connection each moieties. The primal cell utilizing it accomplished 5 μA/cm2 of Jsc at indoor environment (200 lx, 57.7 μW/cm2).
4)Development of transparent conductive films and porous electrode films
The elemental technology of the transparent conductive film and porous electrode film by the wet process was developed. About the transparent conductive film, a nanoscale metallic mesh was fabricated by dispersing silica nanoparticles on the substrate, followed by coating the metal layer and removing the silica nanoparticles. About the porous electrode development, it was found that nanoparticles of tin oxide, having an electron transport property, formed the nanoscale network structure. The porous film made by this technology had an enhanced void ratio because of an increase of the diameter of the pores.
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