| 光電変換特性 |
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| 【技術分類】 |
| １−Ｂ 色素増感型太陽電池の基礎特性 |
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| 【技術の名称】 |
| １−Ｂ−２ 光電変換特性 |
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| 【技術内容】 |
| 公知の技術から製作した色素増感TiO2太陽電池の性能を測定した。得られた結果から電力単価を算出した。色素はRu３核錯体Na2[(NC)Ru(bpy)2(CN)Ru(bpy)2CN]を使用した。 |
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| 【図】 |
| 表１ Ru３核色素を高比表面積TiO2に対して使用したときのI-V曲線の最高値 |
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| 出典：「Testing of dye sensitized TiO2 solar cells. I: Experimental photocurrent output and conversion efficiencies.」、「Solar Energy Materials and Solar Cells VOL.32」、（1994年）、Smestad, Greg、Bignozzi, Carlo、Argazzi, Roberto著、Elsevier B.V.発行、267頁 Table １ Summary of highest values for I-V curve measurements using the Ru trinuclear dye on high surface area TiO2. Reprinted with permission from Elsevier. |
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| 表１の説明：Ru３核色素を高比表面積TiO2に対して使用したときの各種光源に対するI-V曲線の最高値を示す。 |
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| 表２ ナノ結晶太陽電池モジュールのコスト試算 |
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| 出典：「Testing of dye sensitized TiO2 solar cells. I: Experimental photocurrent output and conversion efficiencies.」、「Solar Energy Materials and Solar Cells VOL.32」、（1994年）、Smestad, Greg、Bignozzi, Carlo、Argazzi, Roberto著、Elsevier B.V.発行、270頁 Table ３ Nanocrystalline solar cell module cost estimate breakdown. Reprinted with permission from Elsevier. |
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| 表２の説明：概略のコスト試算を行い1993年ドルベースでモジュール単価$48-64/m2の結果を得た。全体コストの中で基板ガラスと生産経費が大きな割合を占めた。８%の効率のセルがモジュール単価$48-64/m2で生産できればピーク電力単価は$0.60-0.80/Wpとなり、効率が10%であれば$0.48-0.64/Wpとなる。現在のシリコン製太陽電池によるそれは$３-８/Wpであるので、この代替は可能性がある。本電池が効率10%で15年間性能を維持するとしてkWh当たりの電力単価を計算すると$0.07-0.10/kWhとなる。 |
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| 【出典／参考資料】 |
「Testing of dye sensitized TiO2 solar cells. I: Experimental photocurrent output and conversion efficiencies.」、「Solar Energy Materials and Solar Cells VOL.32」、（1994年）、Smestad, Greg、Bignozzi, Carlo、Argazzi, Roberto著、Elsevier B.V.発行、259頁〜272頁
「Barrier lowering in dye-sensitized porous- TiO2 solar cells.」、「Applied Physics Letters VOL.73」、（1998年）、Dittrich, Th.、Beer, P.、 Koch, F.、Weidmann, J.、Lauermann, I.著、American Institute of Physics発行、1901頁〜1903頁
「The artificial leaf, bio-mimetic photocatalysis.」、「CATTECH VOL.３」、（1999年）、Gratzel, Michael著、Kluwer Academic Publishers発行、４頁〜17頁 |
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| 【技術分類】 |
| １−Ｂ 色素増感型太陽電池の基礎特性 |
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| 【技術の名称】 |
| １−Ｂ−２ 光電変換特性 |
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| 【技術内容】 |
| ナノ結晶二酸化チタン電極の増感用色素としてRu錯体の代わりにOs錯体を用い、太陽電池特性を測定した。Os錯体はRu錯体と比較してほぼ同様の挙動を示すがRuを上回る特性は得られなかった。Os錯体の最適化により、特性向上の可能性は残されている。 |
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| 【図】 |
| 図１ OsとRuに対する配位子を変えた色素の吸収及び発光スペクトル |
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| 出典：「Dye Sensitization of Nanocrystalline Titanium Dioxide with Osmium and Ruthenium Polypyridyl Complexes.」、「Journal of Physical Chemistry B VOL.104」、（2000年）、Sauve, Genevieve、Cass, Marion E.、Coia, George、Doig, Stephen J.、Lauermann, Iver、Pomykal, Katherine E.、Lewis, Nathan S.著、American Chemical Society発行、6829頁 Figure １ UV-vis absorption spectra (solid line, no circle) and emission spectra (circle) of the complexes in methanol containing 1.0mM pyridine and 1.0mM pyridinium triflate. Reprinted with permission from American Chemical Society. |
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| 図１の説明：紫外から近赤外線域の吸収（実線）発光（丸印）スペクトルを示す。全体的にOs錯体はRu錯体に比し長波長側に吸収及び発光ピークが移動していることがわかる。 |
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| 表１ 光電気化学的特性 |
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| 出典：「Dye Sensitization of Nanocrystalline Titanium Dioxide with Osmium and Ruthenium Polypyridyl Complexes.」、「Journal of Physical Chemistry B VOL.104」、（2000年）、Sauve, Genevieve、Cass, Marion E.、Coia, George、Doig, Stephen J.、Lauermann, Iver、Pomykal, Katherine E.、Lewis, Nathan S.著、American Chemical Society発行、6830頁 TABLE ４ Spectrochemical and Electrochemical Properties of the Complexes. Reprinted with permission from American Chemical Society. |
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| 表１の説明：注ａ 1ｍMのpyridine及び1mMのpyridinium triflateを溶解したethanol中、ｂ 1ｍMのpyridine及び1mMのpyridinium triflateを室温で溶解したmethanol中、ｃ 77KでEtOH/MeOH＝4/1中、ｄ 10ｍMのpyridineを含有するMeOH中での測定。Ru錯体のアナロジーでいくつかのOs錯体を作成し光電気化学的特性評価した。Ru錯体で特性の低いものをOs錯体に変更した場合特性の向上が見られるものもあった。Os錯体の最適化による特性向上が期待できる。 |
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| 【出典／参考資料】 |
| 「Dye Sensitization of Nanocrystalline Titanium Dioxide with Osmium and Ruthenium Polypyridyl Complexes.」、「Journal of Physical Chemistry B VOL.104」、（2000年）、Sauve, Genevieve、Cass, Marion E.、Coia, George、Doig, Stephen J.、Lauermann, Iver、Pomykal, Katherine E.、Lewis, Nathan S.著、American Chemical Society発行、6821頁〜6836頁 |
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| 【技術分類】 |
| １−Ｂ 色素増感型太陽電池の基礎特性 |
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| 【技術の名称】 |
| １−Ｂ−２ 光電変換特性 |
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| 【技術内容】 |
| 色素増感光電池の一連の電子移動機構中でコロイド状TiO2からRu(dpb)2(phen)5- への電子が逆に移動する過程についての反応速度を電極電位から求めた駆動力ΔＧ°を用いて評価した。逆反応は大略107ｓ-1と推定した。コロイド状TiO2の粒径は約８nm、色素は表１に記載のものを使用した。 |
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| 【図】 |
| 表１ 色素と駆動力 |
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| 出典：「In Search of the Inverted Region: Chromophore-Based Driving Force Dependence of Interfacial Electron Transfer Reactivity at the Nanocrystalline Titanium Dioxide Semiconductor/Solution Interface.」、「Journal of Physical Chemistry B VOL.104」、（2000年）、Yan, Susan G.、Prieskorn, Janice S.、Kim, Youngjin、Hupp, Joseph T.著、American Chemical Society発行、10873頁 TABLE １ Reactants and Driving Forces. Reprinted with permission from American Chemical Society. |
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| 表１の説明：リン酸系の色素についてはボルタンメトリー法で直接求め、カルボン酸系色素については計算によりEfを求めた。更に得られたEfから駆動力ΔＧ°を求めた。 |
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| 図１ コロイド状TiO2からRu(dpb)2(phen)5- への逆電子移動に関する変形「アレニウス」プロット |
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| 出典：「In Search of the Inverted Region: Chromophore-Based Driving Force Dependence of Interfacial Electron Transfer Reactivity at the Nanocrystalline Titanium Dioxide Semiconductor/Solution Interface.」、「Journal of Physical Chemistry B VOL.104」、（2000年）、Yan, Susan G.、Prieskorn, Janice S.、Kim, Youngjin、Hupp, Joseph T.著、American Chemical Society発行、10874頁 Figure ３ Modified "Arrhenius" plot for back electron transfer from colloidal TiO2 to Ru(dpb)2(phen)5-. Reprinted with permission from American Chemical Society. |
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| 図１の説明：コロイド状チタニアから色素Ru(dpb)2(phen)5-への電子の逆反応について変形した「アーレニウス」プロットを表示した。 |
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| 【出典／参考資料】 |
| 「In Search of the Inverted Region: Chromophore-Based Driving Force Dependence of Interfacial Electron Transfer Reactivity at the Nanocrystalline Titanium Dioxide Semiconductor/Solution Interface.」、「Journal of Physical Chemistry B VOL.104」、（2000年）、Yan, Susan G.、Prieskorn, Janice S.、Kim, Youngjin、Hupp, Joseph T.著、American Chemical Society発行、10871頁〜10877頁 |
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| 【技術分類】 |
| １−Ｂ 色素増感型太陽電池の基礎特性 |
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| 【技術の名称】 |
| １−Ｂ−２ 光電変換特性 |
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| 【技術内容】 |
交流インピーダンス測定法により、電極間距離、ヨウ素酸化還元電解液の組成を変えた色素増感太陽電池を作成し、内部抵抗成分を分離することを試みた。
注：交流インピーダンス測定法 直流分極成分に微小交流成分を重畳させて電極に印加し、電極反応を解析する方法で反応速度の速い系の解析に有効な手段である。 |
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| 【図】 |
| 図１ 異なる量のI2を溶解した電解液使用時の(a) I-V曲線 (b) インピーダンススペクトル |
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| 出典：「色素増感太陽電池の内部抵抗要素と光電気化学特性との関係」、「電気化学会平成15年度秋季大会要旨集」、（2003年）、星川豊久、山田将史、菊池隆司、江口浩一著、電気化学会発行、276頁 Fig.１ (a)I-V curves and (b) impedance specra for dye-sensitized solar cells. |
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| 図１の説明：I2のモル濃度を0.1、0.025、0.005と変化させたときのI-V曲線を(a)に示す。低濃度でI、Vともに向上した。これはI2が減少することにより、電解質中のI3-が減少すると予想され、I3-量の減少によりTiO2からI3-への逆電子移動が起こりにくくなっているためと推定される。(b)にインピーダンススペクトルを示す。この図は複素平面表示法によるものでインピーダンス（Z=Z'+jZ"）の実数成分Z'をｘ軸に虚数部分Z"をｙ軸に描いたものである。I2の濃度減少で最も影響を受けるのは円弧の右側成分でこれがI3-の拡散挙動に係わる成分と考えられる。 |
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| 【出典／参考資料】 |
| 「色素増感太陽電池の内部抵抗要素と光電気化学特性との関係」、「電気化学会平成15年度秋季大会要旨集」、（2003年）、星川豊久、山田将史、菊池隆司、江口浩一著、電気化学会発行、276頁 |
