成果報告書詳細
管理番号20120000000528
タイトル*平成23年度中間年報 最先端研究開発支援プログラム/低炭素社会に資する有機系太陽電池の開発/色素増感太陽電池の特徴を活かした用途開発と、それに必要な要素技術の研究開発
公開日2013/1/18
報告書年度2011 - 2011
委託先名アイシン精機株式会社 株式会社豊田中央研究所
プロジェクト番号P09026
部署名新エネルギー部
和文要約和文要約等以下本編抜粋:1. 研究開発の内容及び成果等
色素増感太陽電池の特徴として、従来の半導体系太陽電池に比べて、色素の種類に応じて、カラフルな太陽電池を実現できる利点がある。ところが、屋外で使用する環境において、長期間の耐久性を含めた実用性能を評価されている色素としては、Ruビピリジン錯体を主体とした典型的な赤色色素に限定される1)。カラフル性を生かすためには、従来のRuビピリジン錯体以外のRu錯体を含む様々な有機系色素の適用も可能性があるが、特に、有機色素については、太陽電池としての屋外暴露時の耐久性は明らかにされていない。そこで、多色化対応の色素として、様々な有機系色素の構造と太陽電池の耐久性の相関関係を明らかにして、実用的な太陽電池として利用できる有機系色素の選定を試みている。これまでに、赤色~赤褐色系では、市販の有機色素Ruビピリジン錯体(Z907)、3種類のロダニン環を有するインドリン系色素(D149、D205、D358)、カルバゾール系色素(MK2)を入手して、太陽電池特性と光照射下の作動耐久性を検討し、カルバゾール色素とRuビピリジン錯体がインドリン系色素に比べ耐久性が高い色素であること、セルの耐久性は、色素の分子構造に依存することを明らかにしてきた2)。本年度は、カラフルで屋外仕様に耐えうる実用性を備えた色素を探索するため、赤色~赤褐色色素以外の色あいを(青色、緑色、黄色)を呈する様々な有機色素の分子構造と太陽電池の性能と耐久性の相関関係を明らかにすることを目的とした。青色色素では、非対称な分子骨格を有するスクアリリウム色素(SQ2)3)とZnフタロシアニン(PCH001)4)を候補材料とした。緑色色素では、ターピリジン骨格を有するRu錯体(N749)、ドナーアクセプター型のZnポルフィリンを候補材料とし、黄色色素では、シアノカルボン酸を有するインドリン系色素(D131)を候補材料とした。
英文要約Title: Funding Program for World-Leading Innovative R&D on Science and Technology /
Development of organic photovoltaics toward a low-carbon society /
Development of elemental technologies and practical applications contained features of dye-sensitized solar cells
(FY2010-FY2011) FY2011 Annual Report
AISIN Seiki Co., Ltd Toyota Central R&D Labs., Inc.
The only Ru complexs, Z907, N719 etc. have been evaluated for dye-sensitized solar cells (DSCs) having the long-term stability for outdoor use. The organic dye has an advantage for more colorful design and higher performance cell. However, the long-term stability for outdoor use of DSCs using organic dye has not been reported yet. Therefore, we have studied the practical performance including the durability of DSCs using organic dyes to clarify the relation between the molecular structure of dye and the durability of the cells. To select the practical dye with high stability under outdoor condition, the durability of DSC has been investigated under continuous 1sun light soaking test at 60℃. The DSCs were composed of ionic liquid electrolyte and indoline dyes (D149, D205 or D358) with different functional group, carbazole dye (MK2) or Ru complex (Z907) as red dye candidate, or Zn phthalocyanine or squaraine as blue dye candidate, or Ru complex (N749) or Zn porphyrins as green dye candidate or indoline dye (D131) as yellow dye candidate. Ru complex (Z907) and Zn phthalocyanine were most stable in the selected dyes. Although MK2 was more stable than indoline dyes (D149, D205 or D358), degradation of DSC due to the decarboxylation of MK2 dye was observed. Ru complex (N749) and Zn porphyrin were also stable relatively in the selected dyes. D131 was most stable among indoline dyes, D149, D205 and D358. It has been found that deterioration parts of the cells have depended on the dyes, by the impedance spectroscopy of cells and mass spectrometry of dyes before/after light soaking test.
 Next, the monolithic structure has been selected to design and produce a prototype of DSC modules and sub-modules, because it has the potential of the lowest module cost among the DSC module structures. In the study for manufacturing process of DSC modules, we have improved each process such as scribing of transparent conductive oxide (TCO) film on glass substrate and printing and sintering of the electrode materials. We have fabricated 140 sub-modules (110mm×100mm) to confirm an effect on improvement of the process. It was confirmed that the variation of modules’performances was small. To monitor DSC module performance in the field test, we designed and produced the self-luminous signboards which would be powered by DSC module. We started the field test of the self-luminous signboards in various regions in Japan.
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