게시 및 게시 날짜 : 2008/11/19

바카라 사이트 염료를 사용하여 고성능 염료 감작 태양 전지를 개발했습니다


염료에 민감한 유형의 광 흡수 물질에 대한 새로 개발 된 바카라 사이트농 염료 (MK-2(참고 1))
기존 루테늄 기반 제품과 같은 희귀 금속이 포함되어 있지 않으므로 저렴한 비용으로 제조 할 수 있으며 고효율 및 내구성이 뛰어납니다
고성능 염료 감작 태양 전지 사진   구조 다이어그램

[새로운 공지 사항]

새로운 에너지 및 산업 기술 개발 기관 (Nedo Technology Development Agency)의 산업 기술 리서치 보조금 프로젝트 (예산 규모 : 약 50 억 엔)의 일환으로,하라 코 지로 (Hara Kojiro)와 코무라 나가토시 (Hara Kojiro)와 코무라 나가토시 (Komura Nagatoshi)는 국립 고급 산업 기술 연구원으로서, 다음으로 제작 된 정밀성 세포를 개발 한 것으로 여겨졌다 태양 전지

이 기술은 현재 주류 실리콘 태양 전지 인 고순도 실리콘의 제조 비용과 공급 문제에 대한 해결책이 될 수있는 새로운 차세대 태양 전지입니다 경제, 무역 및 산업 기술 전략지도 2008 부는 2020-2030 년까지 완전히 구현 될 것으로 예상되는 혁신적인 태양 광 발전 기술로 위치하며 태양 전지 발전 가격이 크게 감소 할 것입니다

기존의 염료 감작 태양 전지에 사용 된 루테늄 복합체는 사용되지 않기 때문에, 희귀 금속 루테늄의 자원 제약이 충족되었다 또한, 이온 성 액체 전해질을 사용함으로써, 낮은 비등점 바카라 사이트 용매 기반 전해질은 2,000 시간 이상의 내구성을 달성 할 수 있었지만, 낮은 끓는점 바카라 사이트 용매 기반 전해질은 100 시간 미만의 내구성을 달성 할 수 있었다

또한 염료 감작 태양 전지 (이온 성 액체 전해질(참고 2)type)은 세계에서 76% (세포 효율)의 높은 효율을 달성하며 이온 겔 전해질입니다(참고 3)이 유형은 55% 효율을 달성하는 데 성공했으며 혁신적인 태양 광 발전 기술로 실질적으로 사용될 것으로 예상됩니다

(주 1) MK-2는 무엇입니까? 2-Cyano-3- [5 '' '-(9-에틸-9H-Carbazol-3- 일) -3 ', 3', 3 ', 4-Tetra-n-hexyl-[2,2 ', 5', 2 ', 5', 2 '']-Quarter Thiophenyl-5- 일]아크릴산| 카르 바졸, 올리고 헥실 티 오펜 및 시아 노 아크릴산 그룹으로 구성된 기증자-수용체 유형 바카라 사이트 염료 분자이며, 카바 졸 골격은 전자-----아 액릴산 그룹이며, 전자 흡입 부위로서 시아아 노 아크릴산 그룹이다[참조로 돌아 가기]
(주 2) 이온 성 액체 전해질은 이온다 졸륨 요오드 라이드 및 요오드 산화 환원 이온과 같은 이온 성 액체에 기초한 전해질이다[참조로 돌아 가기]
(참고 3) 이온 겔 전해질은 겔링 제입니다 (예 :poly(Pyridinium-1,4-Diyliminocarbonyl-1,4-페닐 렌-메틸렌 요오드 라이드) 등을 첨가하는 준 고고 전해질)[참조로 돌아 가기]

바카라 사이트 전해질 올리고머 젤리 젠트 제의 구조 다이어그램
그림 3 바카라 사이트 전해질 올리고머 겔링 제의 구조
AIST Press 발표http : //wwwaistgojp/aist_j/aist_j/press_release/pr2007/pr20070525/pr20070525html
특허 PCT/JP2006/301402


1 연구 결과 요약

환경 영향을 줄이는 차세대 태양 전지 중 하나 인 연구 및 개발은 염료 감작 태양 전지의 실질적인 사용을 위해 점점 더 활발 해지고 있습니다 그러나, 기존의 염료 감작 태양 전지는 희귀 금속 루테늄 복합체를 광 흡수 물질로 사용하므로 자원 제약으로 인해 가격이 상승 할 것으로 예상된다 또한, 휘발성 바카라 사이트 용매를 함유하는 요오드 산화 환원 전해질 (요오드 및 요오드 라이드 이온 함유)의 사용은 세포 내구성을 향상시키는 문제이다

12073_12163(Note 4)새로운 바카라 사이트농 염료 태양 전지는 구조를 가진 젤링 제를 사용하여 개발되었습니다 (2nd Industrial Technology Research Grant Project, 2005, 쉽게 합성 할 수있는 새로운 전해질 하이브리드 겔을 사용하여 IT를 사용하여 연구원, Yoshida Masaru의 연구 결과)의 결과) 및 새로운 전해진의 연구 결과) 이온 성 액체

분자 설계 기술을 사용하여 새로운 바카라 사이트 염료의 개발에서 최적화가 수행되었다 쿠마린 염료(Note 5)바카라 사이트 용매 기반 전해질을 사용하여 8%의 높은 효율을 제공 할 수 있지만, 염료에서 산화 티타늄 전극으로의 전자 전달 효율이 짧고 전자 수명이 짧으므로 MK 염료 (카르 바졸 염료)가 새로 첨가된다는 것이 발견되었습니다(참고 6))이 문제를 해결하려면

또한, 이온 성 액체 전해질과 이온 성 겔 전해질을 결합함으로써, 우리는 고효율을 유지하면서 충분한 내구성을 달성 할 수 있었다

(주 4) 바카라 사이트 전해질 올리고머 : 다수의 바카라 사이트 염 단량체 (단량체)가 함께 연결된 구조를 갖는 분자 바카라 사이트 염 단량체의 수는 비교적 작으며 3에서 30까지입니다[참조로 돌아 가기]
(주 5) 쿠마린 안료 : 전자 흡면술 부위 인 시아 노 아크릴산 그룹이 연결되는 전자-투여 부위로 쿠마린 골격을 연결하는 바카라 사이트 염료 분자 (그림 4 참조)[참조로 돌아 가기]
(참고 6) 카르 바졸 염료 : 전자-흡수 부위 인 Cyanoacrylic Acid Group과 전자 컨테이닝 부위로 카르 바졸 골격을 연결하는 바카라 사이트 염료 분자 (그림 4 참조)[참조로 돌아 가기]

쿠마린 골격, 카르 바졸 골격, 시아 노 아크릴산 그룹의 구조 다이어그램
그림 4 쿠마린 골격 (1), 카르 바졸 스켈레톤 (2) 및 시아 노 아크릴산 그룹 (3) (R은 치환)

2 경쟁 기술의 강점

  1. 고효율 : 새로 설계되고 합성 된 MK-2 염료와 이온 성 액체 전해질을 결합하여 76%의 전환 효율을 달성했습니다 (현재 이온 성 액체 전해질을 사용하여 염료 감당화 된 태양 전지에서 가장 높은 수준)
  2. 높은 내구성 : 자외선으로부터 차단되는 준 공극 조사와 같은 비교적 온화한 조건에서 내구성이 있습니다 또한, 비 휘발성 이온 성 액체 전해질을 사용함으로써, 상대적으로 높은 온도에서도 성능 저하에 대해 걱정할 필요가 없다 (이온 성 액체의 비 휘발성 특성은 내구성 향상에 기여한다)
  3. 자원 제약 조건 없음 : 희귀 금속 루테늄과 달리 자원 제약이 적은 바카라 사이트 재료를 사용합니다
  4. 저렴한 비용 : 셀 생산 방법은 간단하고 재료가 저렴하여 저렴한 비용으로 제조 할 수 있습니다
 
제조 비용
내구성
셀 효율
(1) 결정질 실리콘
Solar Cell
(기존 기술)

고도로 정제 된 실리콘 원료 및 높은 제조 비용

20 년 이상 야외

20% 이상
(2) 염료 감작 태양 전지
(Ruthenium Complex)
(기존 기술)

저비용 제조 잠재력이지만 루테늄의 가격은 문제입니다
×
100 시간 미만의 의사 단조 방사선에 따른

~ 11% (낮은 비등점 바카라 사이트 용매 전해질)
(3) 염료 감작 태양 전지
(mk-2)
(이 기술)

저비용 제조의 큰 잠재력

의사-단위 조명에 따른 2,000 시간 이상

76% (이온 액체 전해질)
55% (이온 겔 전해질)
표 1 결정질 실리콘 태양 전지 (기존 기술)와 바카라 사이트 염료 감작 태양 전지 (이 기술) 사이의 비교 표

3 미래 전망

에너지 전환 효율과 관련하여, 우리는 궁극적으로 18%의 세포 효율과 15%의 모듈 (결정질 실리콘 시스템의 효율에 해당)을 목표로 할 것이다 (2030 년 NEDO의 태양 광 발전 로드맵 PV2030에서 염료 감작 태양 전지의 목표 값) 당분간, 우리는 실내 응용 분야에서 조기 실질적인 사용을 목표로 효율성과 내구성의 추가 개선을 목표로 할 계획입니다 따라서, 새로운 바카라 사이트 염료의 분자 설계 및 합성, 이온 성 액체 및 겔 전해질의 연구 및 개발 외에도, 우리는 새로운 전극 재료의 개발과 협력하여 파트너 회사와의 연구 및 개발에 대해 노력할 것입니다

실질적인 사용을 준비하기 위해, 우리는 대규모 모듈 식 기술 등에 대한 공동 연구를 진행할 계획입니다

4 연락

(1) 기술 세부 사항
《대표 연구원의 이름, 제휴 기관, 부서 및 직책》
하라 코 지로 (독립 행정 기관, 국립 선진 산업 과학 기술 연구소,Solar Power Research Center바카라 사이트농 신규 재료 팀 최고 연구원)
전화 : 029-861-4638 팩스 : 029-861-4638
 이메일:하라 연락처
실험실 웹 사이트 :http : //unitaistgojp/rcpv/ci/r_teams/otf/indexhtml새로운 바카라 사이트농 재료 팀

(2) 시스템 컨텐츠 관련
NEDO 기술 개발 기관, 연구 및 개발 촉진 부서, Young Research Grant Group
Sakahashi Nobutoshi, Matsuzaki Hajime, Chida Kazuya
 전화 : 044-520-5174 팩스 : 044-520-5178
개별 프로젝트 웹 사이트 : 산업 기술 연구 보조금 (Young Research Grant) (http : //wwwnedogojp/itd/teian/indexhtml)




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