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色素増感太陽電池用色素(DSC色素)

 

[写真]色素増感太陽電池用色素(DSC色素)

色素増感太陽電池(Dye Sensitized Solar Cell DSC、またはDSSC)とは?

色素増感太陽電池は、色素が光を吸収して電気に変える仕組みの有機系太陽電池です。 酸化物半導体(酸化チタン、酸化亜鉛など)の表面に色素を吸着させることにより変換効率が大きく向上することが確認されて以来、次世代太陽電池として注目を集めています。 低照度環境での発電能力が高く、ほかの太陽電池にはできないデザイン設計(カラー、絵柄模様、フレキシブルなど)が可能です。

色素増感太陽電池の仕組み

[図]

  • 太陽光や室内光(LED、蛍光灯など)が当たると、電池の中の色素分子が光を吸収し、基底状態の電子が励起状態へと遷移し、光エネルギーを蓄えます。
  • 色素の励起状態の電子が酸化チタン多孔質膜へと注入され、酸化チタンの伝導帯を通って電子が透明電極、外部回路へと流れます。
  • 外部回路で仕事(例えば、機器の駆動や充電など)をすることで、蓄えた光エネルギーが使用されます。
  • その後、電子は対極へと流れ、対極表面付近で電解液中のI3-をI-に還元します。
  • I-は電解液の中で拡散し、酸化された色素を還元し、元の色素へと再生します。
  • このサイクルが繰り返し回ることで、光エネルギーが電力に変わります。

色素の働き

色素は光を吸収するという重要な役割を担っているため、色素の性能が電池性能を大きく左右します。
光に求められる性能としては、以下の項目が挙げられます。

  • 光吸収能(モル吸光係数)が高いこと
  • 分光感度領域が広いこと(可視光領域:400-700nm、近赤外領域:700nm以上)
  • 酸化体の安定性が高いこと
  • 酸化チタン表面を十分に被覆でき、かつ、剥がれ難いこと

素材

富士フイルムは、色素に求められる重要な特性を満たす高性能な色素をご提供します。
さらに、当社の高度な合成技術により、高品質を維持した色素のご提供が可能です。

  DSC色素
  FPV-H1 FPV-W1
想定使用環境 低照度環境下
(屋内、日陰など)
太陽光下
(屋外、窓際など)
性能特徴 1)モル吸光係数(ε)が高い
  • 電池の薄膜化が可能です。
  • 特に低照度下での高発電効率が期待できます。
1)吸収波長(分光感度)が幅広い
  • 太陽光スペクトルに合わせた吸収波長のため、太陽光下での高発電効率が期待できます。
2)吸着速度が速い
  • 電池製造時間の短縮に寄与します。
2)可視光透過性が高い
  • 電池のシースルー化が可能です。
  • 色の濃淡が付けやすく、デザインの幅が拡がります。
3)非効率過程を抑制する独自の分子設計
  • 開放電圧(Voc)を高くできます。
4)高耐熱性、高い酸化還元安定性
  • 電池の長寿命化が可能です。

活用シーン例

[図]活用シーン例

関連製品

銀塩写真の色褪せ防止技術から生まれたUV-A+αカットの紫外線吸収剤

参考

有機化合物の開発を支える富士フイルムの技術力
私たちは、写真感光材料を出発点に、性能やコストの差別化に貢献する数々のコア技術を磨き、新たな製品や素材の開発に生かしてきました。


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