成果報告書詳細
管理番号20160000000113
タイトル平成22年度ー平成26年度成果報告書 「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(高効率タンデム用色素材料の研究開発)」
公開日2016/12/10
報告書年度2010 - 2014
委託先名国立大学法人九州工業大学
プロジェクト番号P07015
部署名新エネルギー部
和文要約4端子二セル積層タンデムには透明導電膜による光吸収ロスが大きくボトムセルの発電効率が悪いという欠点があった。ボトム電極に到達する前に透過しなければならない透明導電膜の数を減らした2端子バックコンタクト型色素増感太陽電池構造を考案した。モデル色素を用いて上記構造のタンデムセルが動作することを確認した。また、2端子バックコンタクト型色素増感太陽電池が4端子メカニカルタンデム太陽電池よりも効率が高くなることを実証した。一方、二種類の色素をカクテル化し単セル構造のチタニア層に吸着することでカクテル色素増感太陽電池の高効率化を目指した。フタロシアニン誘導体色素のHOMO-LUMOエネルギーを最適化し、目標である900nmに吸収端を有する色素を合成した。フタロシアニン色素をチタニア表面に対して垂直に吸着させるような分子構造を導入することにより、800nmで80%のIPCE値を実現できた。これを一般に用いられる可視光光電変換色素であるN719とカクテル化したところ、400-900nmにわたって高い光電変換効率が実現できた。分子設計の指針として、色素LUMOからチタニアの伝導帯準位への電子移動のエネルギー差が小さい場合には、電荷再結合を防止するために分子を垂直に吸着させることが重要な因子であることが分かった。今後の色素増感太陽電池用色素の設計指針として重要である。
英文要約Four terminal mechanically stacked tandem dye-sensitized solar cells (4-terminal DSSC) has defect on optical losses by transparent conductive oxide glasses (FTO-glass). We proposed two terminal back-contact DSSC with only one FTO-glass. We confirmed that the new device structure worked as tandem cells and proved that this has high potential for harvesting IR light. In addition, we proposed new dyes for IR photoelectron conversion. HOMO and LUMO energy levels of Phthalocyanine derivatives were optimized and these molecules were designed so as to adsorb perpendicularly on the titania nanoparticles. We achieved 80% IPCE values at 800nm. It was proved that the IPCE curve covered the area from 400nm to 900 nm with the combination of the IR dye and visible-dye (N719). The design concept will provide important items for IR-dye development.
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