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リコー、色素増感太陽電池の固体化に成功 弱い光でも高出力発電

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リコー、色素増感太陽電池の固体化に成功 弱い光でも高出力発電

リコーは、室内の微弱な光源における発電性能を大幅に向上させた色素増感太陽電池の電解質を固体材料のみで構成することに成功した。

色素増感太陽電池は、散乱光や屋内照明などの微弱光でも、効率よく発電できる次世代型太陽電池として期待されている。色素の可視光吸収を利用して発電するもので、表面に有機色素を吸着したナノメートルサイズの酸化チタン粒子からなる多孔質の膜を形成した透明導電性基板と、金属薄膜を形成したガラス基板の間にヨウ素系電解液を封入したものが一般的な色素増感太陽電池である。

しかし、色素増感太陽電池は、液体の電解質を用いるためヨウ素や有機溶媒の揮発や電解液漏れといった安全面での問題や、電解液による酸化チタンに吸着した有機色素剥がれ等といった耐久性に課題があり、現在まで実用化には至っていなかった。

だが、同社が開発した色素増感太陽電池は、有機P型半導体と、固体添加剤で構成されたホール輸送性材料を用いており、更にリコー独自の超臨界流体二酸化炭素下で行う製膜技術によって、従来では困難であったナノレベルの酸化チタン粒子の多孔質膜内部に上記ホール輸送性材料を高密度に充填することに成功し、それまで課題であった液漏れやヨウ素による腐食や人的有害性のリスクを解決した。

また、同社はさまざまな耐久性試験も実施しており、85℃の環境下で2,000時間後においても最大出力値の低下は見られなかった。

加えて、標準的な白色LED(200ルクス)において、現在市場において高性能と評価されているアモルファスシリコン太陽電池と比較すると、アモルファスシリコン太陽電池が6.5μW/平方センチメートル、新開発の固体型色素増感太陽電池は13.6μW/平方センチメートルとなり、2倍以上の高出力発電を達成した。

これらの発電効率性と安全・耐久性を実現したことから、リコーは固体型色素増感太陽電池が、将来的に外部電源を必要としない自立型施設の電源として展開することを期待している。

※有機P型半導体とは、広い分子内の隣り合った原子同士の電子軌道の重なりが結合を有し、電子軌道上をプラス電荷が動いていくことで、電気を流すことができる有機材料のこと。

※超臨界流体二酸化炭素とは、SCF-CO2:二酸化炭素が気体の拡散性と液体の溶解性の両方の性質を有する、超臨界流体状態であること。臨界温度は、31.1℃、臨界圧力は、7.37MPa。

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