mile米乐m6官网使用有机染料开发高性能染料敏化太阳能电池

新开发的有机染料（MK-2），用于染料敏化型太阳能电池中的光吸收材料，有望用作下一代太阳能电池^(注1))。
与传统的钌基产品不同，它不含稀有金属，因此不仅可以低成本制造，而且具有高效率和高耐用性。

[新公告]

　作为新能源和产业技术综合开发机构（NEDO）产业技术研究补助金项目（预算规模：约50亿日元）的一部分，米乐m6官方网站的研究人员Kojiro Hara和Nagatoshi Komura开发了一种使用高性能有机染料的染料敏化太阳能电池，被认为是一种有前途的下一代太阳能电池。

　该技术是一种全新的下一代太阳能电池，可以解决目前主流硅太阳能电池面临的制造成本和高纯硅供应不可靠的问题。在经济产业省2008年的技术战略地图中，将其定位为创新型太阳能发电技术，预计在2020年至2030年期间全面投入实际使用，从而导致太阳能电池发电价格大幅下降。

　由于它不使用传统染料敏化太阳能电池中使用的钌配合物，因此克服了稀有金属钌的资源限制。此外，通过使用离子液体电解质，我们成功实现了超过 2,000 小时的耐久性，而使用低沸点有机溶剂基电解质的耐久性为 100 小时或更短。

此外，染料敏化太阳能电池（离子液体电解质^(注2)作为离子凝胶电解质，实现了世界最高水平的转换效率76%（电池效率）^(注3)即使使用9685_9737|，我们也成功获得了 55% 的效率类型，预计将作为创新的太阳能发电技术投入实际应用。

(注1)MK-2是什么？ 2-氰基-3-[5’’’-(9-乙基-9H-咔唑-3-基)-3’,3’’,3’’’,4-四-n-己基-[2,2',5',2'',5'',2''']-四分之一噻吩-5-基]丙烯酸它是由咔唑、低聚己基噻吩和氰基丙烯酸基团组成的供体-受体型有机染料分子。咔唑骨架作为给电子位点，氰基丙烯酸基团作为吸电子位点。[返回来源]
（注2）离子液体电解质是基于碘化咪唑鎓和碘氧化还原离子等离子液体的电解质。[返回来源]
(注3)离子凝胶电解质是指上述离子液体电解质具有胶凝剂(例如聚(吡啶鎓-1,4-二亚氨基羰基-1,4-亚苯基碘化物)等)使其成为拟固体电解质。[返回来源]

图3有机电解质低聚物胶凝剂的结构
AIST 新闻稿http://wwwaistgojp/aist_j/press_release/pr2007/pr20070525/pr20070525html
专利 PCT/JP2006/301402

1。研究结果总结

　作为减少环境影响的下一代太阳能电池，染料敏化太阳能电池的实际应用的研究和开发变得更加活跃。然而，由于传统的染料敏化太阳能电池使用稀有金属钌络合物作为光吸收材料，因此由于资源限制而导致价格上涨预计将成为问题。此外，使用含有挥发性有机溶剂的碘氧化还原电解质(含有碘和碘离子)，提高电池的耐久性是一个问题。

　为了提高效率的同时解决这些问题，本项目将开发一种可以替代钌配合物的新型有机染料吸光材料（MK-2），以及一种有机电解质低聚物^（注4）结构的胶凝剂（2005年第二次产业技术研究资助项目的研究成果，开发易于合成的新型电解质胶凝剂以及使用它开发高性能混合凝胶（米乐m6官方网站首席研究员吉田胜先生））和由难挥发性离子液体组成的新型电解质，开发了一种新型有机染料太阳能电池。

　我们利用分子设计技术来优化新型有机染料的开发。香豆素色素^{（注释 5）}效率高达8%（使用有机溶剂型电解质），但发现从染料到氧化钛电极的电子转移效率较低且电子寿命短，因此提出了新的MK染料（咔唑染料）^（注6）)的合成就是为了解决这个问题。

　此外，通过结合离子液体电解质和离子凝胶电解质，我们能够在保持高效率的同时获得足够的耐久性。

(注4)有机电解质低聚物：具有多个有机盐单体(单体)连接而成的结构的分子。有机盐单体数量较少，为3～30个。[返回来源]
(注释5)香豆素染料：具有作为给电子部位的香豆素骨架和与其连接的作为吸电子部位的氰基丙烯酸基的有机染料分子。（见图4）[返回来源]
(注6)咔唑染料：咔唑骨架作为给电子部位、与作为吸电子部位的氰基丙烯酸基等键合的有机染料分子。（见图4）[返回来源]

图4香豆素骨架(1)、咔唑骨架(2)和氰基丙烯酸基团(3)的结构（R为取代基）

2。超越竞争技术的优势

高效率：通过将新设计合成的MK-2染料与离子液体电解质相结合，我们实现了76%的转换效率（目前使用离子液体电解质的染料敏化太阳能电池的世界最高水平）。
高耐久性：在相对温和的条件下（例如阻挡紫外线的模拟太阳光照射）具有足够的耐久性。此外，通过使用非挥发性离子液体电解质，即使在相对较高的温度下也不用担心性能下降（离子液体的非挥发性有助于提高耐久性）。
无资源限制：与稀有金属钌不同，我们使用资源限制较少的有机材料。
低成本：电池制造方法简单，材料廉价，因此可以低成本制造。

	制造成本	耐用性	电池效率
(1)晶体硅太阳能电池（现有技术）	△ 硅原料纯度高，制造成本高	◎ 户外活动超过 20 年	◎ 20% 或更多
(2) 染料敏化太阳能电池（钌络合物）（现有技术）	○ 低成本生产潜力，但钌价格是个问题	× 模拟阳光照射下小于100小时	○ ～11%（低沸点有机溶剂电解质）
(3) 染料敏化太阳能电池 (MK-2) （这项技术）	◎ 低成本制造的巨大潜力	○ 模拟阳光照射下超过2000小时	△ 76%（离子液体电解质） 55%（离子凝胶电解质）

表1晶体硅太阳能电池（现有技术）与有机染料敏化太阳能电池（本技术）之间的比较表

3。未来展望

关于能量转换效率，我们的最终目标是电池效率为18％，组件效率为15％（相当于晶体硅系统的效率）（NEDO太阳能发电路线图PV2030中染料敏化太阳能电池的2030年目标值）。目前，我们计划进一步提高效率和耐用性，目标是尽早实现室内应用的商业化。因此，除了新型有机染料的分子设计与合成、离子液体和凝胶电解质的研发外，我们还将与合作伙伴公司一起致力于新型电极材料的研发。

　我们还计划开展大面积模块化技术等联合研究，以期实现商业化。

4。联系方式

(1)关于技术内容
《代表研究员姓名、所属机构、部门名称、职务》
Kojiro Hara（米乐m6官方网站/太阳能研究中心有机新材料团队首席研究员)
　电话: 029-861-4638 传真: 029-861-4638
　电子邮件：
实验室HP：http://unitaistgojp/rcpv/ci/r_teams/otf/indexhtml有机新材料团队

(2)关于系统内容
NEDO技术开发机构研究开发推进部青年研究补助金小组
　坂桥信利、松崎肇、千田一也
　电话: 044-520-5174传真: 044-520-5178
个人项目网站：工业技术研究资助项目（青年研究资助）（http://wwwnedogojp/itd/teian/indexhtml）

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