积水化学工业株式会社（社长：根岸修，以下称“积水化学”）的研发中心（主任：上野山聪）是国立产业技术综合研究所（AIST）（会长：中钵良二，以下称“AIST”）先进制造工艺研究部（研究部主任：粟野雅信）与先进涂层技术平台研究组的高级研究员广濑信吾、首席研究员朱户纯等人合作，我们利用气溶胶沉积法（陶瓷材料的室温高速涂层工艺方法，以下简称“AD法”），无需传统的高温烧成。我们利用室温工艺成功生产出世界上第一个原型薄膜型染料敏化太阳能电池（积水化学研究。截至 2013 年 12 月 5 日）。
我们这次试制的太阳能电池充分利用了AIST的AD法技术和积水化学的细颗粒控制技术、多孔膜结构控制技术和膜界面控制技术，实现了光电转换层与薄膜之间的高附着力和良好的电子传输性能，使其成为有机薄膜上的染料敏化太阳能电池80%转换效率，全球最高水平
使用高速碰撞能而不是热能的颗粒结合机制消除了对传统高温烧制陶瓷形成过程的需要，成功在室温下制成薄膜。可以在通用薄膜和耐热性低的胶带等材料上形成薄膜，从而可以使用各种薄膜基材制造染料敏化太阳能电池，并有望获得广泛的应用。
此外，不需要高温工艺，减少了制造负荷。另外，可以实现卷对卷 (RtoR)由于生产率的提高，预计将显着降低工艺成本。
有了这些，实现低成本、薄型、轻量化、大面积、柔性染料敏化太阳能电池的生产您将能够这样做。
今后，我们将建立该产品的量产技术，并考虑其在积水化学产品中的应用，并开发各种应用我们正在招募广泛的业务合作伙伴并与他们合作，目标是在 2015 年进入太阳能电池市场。
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| 照片1此次试制薄膜型染料敏化太阳能电池 |
积水化学集团的集团愿景是以卓越的技术和品质，不断探索“生活和社会基础设施创造”和“化学解决方案”的前沿，为改善世界各地人民的生活和全球环境做出贡献。特别是，我们销售的许多产品都基于我们的环境理念：“通过在平衡生态和经济的同时持续发展，我们的目标是成为全球环境领跑者，为实现可持续发展的社会做出贡献。”作为代表性产品，我们已经销售了超过120,000套太阳能住宅（Sekisui Heim），并致力于普及可再生能源，但我们也正在接受产品开发的挑战，以开辟新的未来。
此外，我们长期生产塑料胶带和薄膜，对各种高性能薄膜材料、工艺技术以及粘合和密封技术拥有丰富的知识。利用这些知识，我们接受了实现“创新薄膜太阳能电池”的挑战，以进一步扩大太阳能发电的用途。
尽管世界各地正在积极进行降低太阳能电池成本的研究，但染料敏化太阳能电池被定位为有机太阳能电池之一，有望成为下一代低成本太阳能电池。但目前尚未广泛投入实际应用。
染料敏化太阳能电池是即使在阴影和墙壁等原本不利于发电的情况下也能发挥性能的太阳能电池，通过利用积水化学的薄膜工艺知识和量产RtoR，可用于各种应用“低成本、薄型、轻质、大面积、柔性染料敏化太阳能电池”可以实现并广泛传播给社会。另一方面，形成用于染料敏化太阳能电池的陶瓷薄膜需要在500℃下烧成，并且在较低温度下性能显着恶化，这一直是薄膜生产中的主要问题。
产业技术研究院此前发现了微细陶瓷粒子在室温下凝固的“室温冲击凝固现象”。在此基础上，我们建立了AD法的基础技术，即室温高速镀膜技术，并成功形成致密、高透过率的陶瓷厚膜。2004 年 5 月 20 日 AIST 新闻稿）。
专注于该技术的积水化学于2010年开始共同研究染料敏化太阳能电池用陶瓷膜（二氧化钛多孔膜）的形成，并一直致力于通过结合双方的知识和技术开发“低成本的下一代染料敏化太阳能电池”。
染料敏化太阳能电池是一种有机太阳能电池，它将染料吸附到二氧化钛等氧化物半导体层上，并将其用作光电转换层。通常，将含有二氧化钛的浆料涂覆在基板上并在500℃左右的高温下烧制，以用作染料敏化太阳能电池的半导体层，但该温度超过了市售有机薄膜的耐热性，这使其成为实现薄膜太阳能电池的一个问题。
另一方面，AD法是对原料粒子赋予高碰撞能量，使其与基板碰撞，利用物理能量促进粒子间的结合而形成膜的方法（图1），即使不经过加热工序，也可以形成高强度的膜。
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| 图1 AD法成膜图像 |
利用这种AD方法，积水化学和AIST通过优化界面和薄膜结构，成功形成了适合作为染料敏化太阳能电池半导体层的多孔二氧化钛薄膜，并证实了染料敏化太阳能电池的发电性能。那玻璃基板发电效率为92%，薄膜基板发电效率为80%（4mm见方，AM15 100mW/cm2 内部测量），使用薄膜基板的染料敏化太阳能电池实现了世界最高水平的发电效率。
我们还通过将该成膜技术转换为RtoR，成功实现了连续成膜，使得大面积、长长度的薄膜型染料敏化太阳能电池的量产成为可能，并实现了显着的成本降低。
积水化学和产业技术研究院将加速联合研究，通过控制薄膜的精细结构进一步提高发电效率，并将继续致力于提高生产率和降低成本的开发。
同时，为了实现染料敏化太阳能电池的商业化，积水化学正在招募并与公司内外的业务合作伙伴合作开发各种应用程序，并正在开发窗户和墙壁等室内外建筑材料以及易于安装的墙壁安装等应用程序（图2），目标是在 2015 年进入市场。
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| 图 2 各种用途的薄膜型染料敏化太阳能电池应用图像 |
该产品将在2013年12月12日至14日在东京国际展示场举办的“Eco Products 2013”上展出。
*这一进展是通过日本科学技术振兴机构 (JST) 的 A-STEP 资助实现的，也是 AIST 先进涂层技术平台研究小组活动的一部分。