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色素増感太陽電地の「完全封止」成功 ソーラーシェアリングでの利用に期待

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色素増感太陽電地の「完全封止」成功 ソーラーシェアリングでの利用に期待

九州工業大学は、色素増感太陽光発電の課題であった完全封止を実現した円筒型色素増感太陽電池を開発したと発表した。今後、平面型太陽電池では設置が難しい用途の展開をはじめ、透光性と発電を両立できるため、農業用用途での展開が期待される。

今回、同大学大学院生命体工学研究科の早瀬修二教授は、次世代の太陽光発電として共同研究を進めている「色素増感太陽電池」について、ウシオ電機の協力を得て、円筒型セル構造の完全封止に成功した。電解液漏洩のない構造にすることで、高耐久性かつ低価格の色素増感太陽電池の実現が期待される。

今回の完全封止は、同大学のフレキシブルな金属電極を用いた円筒型太陽電池作製技術とウシオ電機の円筒型ガラス封止技術を融合し、容易に完全に封止できる円筒形太陽電池を作製した。

色素増感太陽電池は常圧、塗布で作製できるため、低コストプロセスで作製できる太陽電池として注目されてきた。色素増感太陽電池の作製の中で最も難しくコストがかかるプロセスは封止であった。外部から酸素、水分が浸透してくると性能が低下するために、それらの侵入を完全に遮断する必要があったが、従来の樹脂を用いた封止ではそれらの浸透を完全に止めることは困難であり、安価に完全に封止する方法は、色素増感太陽電池の耐久性を向上させる技術として必須の技術であった。

実験農場のアグリセンサシステム

実験農場のアグリセンサシステム

九州工業大学は高価な透明導電膜基板を必要としない太陽電池の開発を進めてきた。透明導電膜の代わりに金属浮遊電極を用いるもので、フレキシブルな金属浮遊電極を使うことができるため、いろいろな形の太陽電池を作ることが可能になった。円筒型の太陽電池も作製できることを既に実証している。従来の透明導電膜基板を使うプロセスでは非常に作りにくい形であるが、フレキシブルな金属電極を使うことにより、比較的容易に作製できるようになった。

一方、ウシオ電機株式会社はランプをはじめとした円筒型ガラスの封止に優れた技術を持っていた。両者の技術を融合し、容易に完全に封止できる円筒形太陽電池を作製することに成功した。

このたび開発した円筒型太陽電池には以下のような特徴がある。

  1. 円筒型太陽電池はいろいろな方向から光を集めることができ一日の総発電量が多くなる。
  2. 水平、垂直に設置できる。垂直設置では設置面積を少なくすることができる。
  3. ランプが並んだような太陽電池モジュールは風圧を受けにくく、安定した設置が可能である。
  4. ランプと同じように設置できるためメンテナンスが容易である。
  5. 光を通しながら発電できる。

今後の展開として、この特徴を生かして、土地単価が高く少ない設置面積が必要とされる集約農業用用途、植物育成のための透光性と発電を両立できる農業用途等、平面型太陽電池では設置が難しい応用用途への展開を目指す。

また、ウシオ電機は、ここで開発した本太陽電池を応用して「実験農場のアグリセンサシステム」を2013年11月6日から7日まで、ビッグパレットふくしまで開催される「第二回ふくしま復興再生可能エネルギー産業フェア2013」(主催:福島県公益財団法人福島県産業振興センター)で展示を予定している。

なお、本成果は、科学技術振興機構(JST)研究成果展開事業戦略的イノベーション創出推進(S-イノベ)「有機材料を基礎とした新規エレクトロニクス技術の開発」における研究課題「フレキシブル浮遊電極をコア技術とする新太陽電池分野の創成」の一環として得られた。

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