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第I編 色素増感太陽電池の市場動向と将来性 |
1 |
第1章 色素増感太陽電池の市場動向 |
1 |
1.1 地球温暖化防止に向けた世界的な胎動 |
1 |
| 1.1.1 温暖化効果をもたらす二酸化炭素 |
1 |
| 1.1.2 北極最大の氷床が崩壊 ─ 温暖化が原因か |
2 |
| 1.1.3 議論が始まった温暖化対策税 |
2 |
| 1.2 外国における色素増感太陽電池の開発と製品化動向 |
3 |
| 1.2.1 Graetzel Cell発明の成果 |
3 |
| 1.2.2 外国における色素増感太陽電池の製品化動向 |
4 |
| 1.2.3 ドイツINAP社における開発・製品化動向(大阪大学) |
6 |
| 1.2.4 オランダECNにおける開発・製品化動向(大阪大学) |
6 |
| 1.2.5 オーストラリアSTI社における開発・製品化動向(大阪大学) |
8 |
| 1.3 国内における色素増感太陽電池の開発と製品化動向 |
11 |
| 1.3.1 NEDOの太陽電池技術プロジェクト |
12 |
| (1) ニューサンシャイン計画(目標：140円/W) |
12 |
| (2) 太陽光発電システム普及促進型技術開発(目標：140円/W) |
13 |
| (3) 先進太陽電池技術研究開発(目標：100円/W) |
14 |
| (4) 革新的次世代太陽光発電システム技術研究開発(目標：50円/W) |
14 |
| (5) わが国の太陽光発電技術開発ロードマップ |
15 |
| (6) 太陽光発電の先進型と革新次世代型プロジェクト |
17 |
| (7) 太陽電池に『2005年問題』 |
17 |
| 1.3.2 国内における色素増感太陽電池の開発と製品化動向 |
18 |
| (1) 各界における色素増感太陽電池の研究開発動向 |
18 |
| (2) 色素増感太陽電池の大面積フィルム化(関西ペイント、東北大学) |
19 |
| (3) フレキシブルな色素増感太陽電池(日立マクセル) |
20 |
| (4) 色素増感太陽電池の実用化新会社を設立(第一工業製薬、三井物産) |
21 |
| (5) カラー太陽電池(林原生物化学研究所) |
21 |
| (6) フィルム状の色素増感太陽電池(桐蔭横浜大学) |
22 |
| (7) 変換効率7.5%の高性能色素増感太陽電池(産総研、林原生化研) |
23 |
| (8) ナノ素材を応用した色素増感型パネル(フジクラ) |
25 |
| (9) 有機系次世代太陽電池に本格進出(松下電工) |
26 |
| (10) チタニアナノチューブによる高効率色素増感太陽電池(京都大学) |
27 |
| (11) 色素増感太陽電池の大型モジュール(アイシン精機) |
27 |
| (12) 蓄電機能を持つ色素増感太陽電池(東京大学) |
28 |
| (13) 高導電性色素増感太陽電池(昭和電工) |
29 |
| (14) ドーム型酸化チタン積層による色素増感太陽電池(慶応義塾大学) |
30 |
| (15) 寿命5倍以上の色素増感太陽電池(東芝) |
30 |
| (16) 変換効率8.71%の高性能色素増感太陽電池(産総研など) |
31 |
| (17) 新電極材料で製造コスト8割削減(東洋インキ製造) |
32 |
| (18) 次世代型色素増感太陽電池向けの色素(小島化学薬品) |
32 |
| (19) 色素増感太陽電池用増感色素(三菱製紙、東北大学) |
33 |
| (20) 600℃の高耐熱ガラスとイオン性液体のゲル化技術(フジクラ) |
33 |
| (21) 色素増感太陽電池電解液の液状シール剤(スリーボンド) |
34 |
| 引用文献 |
35 |
第2章 色素増感太陽電池の将来性と商業化への課題 |
37 |
2.1 色素増感太陽電池の将来性 |
37 |
| 2.1.1 画期的なエネルギー変換効率 |
37 |
| 2.1.2 Graetzel Cellの経済性 |
38 |
| 2.1.3 色素増感太陽電池の将来性 |
41 |
| (1) 急成長する太陽光発電市場 |
41 |
| (2) 色素増感太陽電池は次世代光発電の本命 |
43 |
| (3) 1万時間を越える耐久性 |
46 |
| (4) 太陽光発電の住宅補助が半減 |
46 |
| 2.2 色素増感太陽電池の商業化への課題 |
47 |
| 2.2.1 Graetzel Cellの技術的な課題(産業技術総合研究所) |
47 |
| (1) 高効率化の追求 |
47 |
| (2) 安定性・耐久性 |
48 |
| (3) 集積化技術 |
50 |
| 2.2.2 色素増感太陽電池の商業化へ向けた課題 |
52 |
| (1) 大阪大学 |
52 |
| (2) ニコン |
58 |
| (3) シャープ |
61 |
| (4) 九州工業大学、東芝 |
61 |
| (5) 名古屋工業技術研究所 |
62 |
| (6) 桐蔭横浜大学 |
63 |
| 引用文献 |
65 |
第II編 色素増感太陽電池の最新技術動向 |
67 |
第1章 色素増感太陽電池の技術動向 |
67 |
1.1 革新的次世代の太陽電池 |
67 |
| 1.1.1 色素増感太陽電池開発の意義 |
67 |
| 1.1.2 色素増感太陽電池の革新性 |
68 |
| 1.2 色素増感太陽電池の発電原理 |
69 |
| 1.2.1 光化学電池の分類 |
69 |
| 1.2.2 色素増感太陽電池の発電原理 |
70 |
| (1) 色素増感太陽電池の構造 |
70 |
| (2) 色素増感太陽電池の作動原理 |
72 |
| (3) 光電変換効率が極めて高い増感色素 |
73 |
| (4) 大面積の多孔質酸化チタン半導体電極 |
75 |
| 1.3 色素増感太陽電池技術の最新動向 |
76 |
| 1.3.1 高性能色素増感太陽電池の作製 |
76 |
| (1) 各国研究機関によるGraetzel Cellの追試状況(産業技術総合研究所) |
76 |
| (2) 高変換効率の色素増感太陽電池の試作(シャープ) |
79 |
| (3) 高性能色素増感太陽電池技術(産総研、住友大阪セメント、古河機械金属他) |
80 |
| (4) 多孔質酸化チタン薄膜電極による色素増感太陽電池の作製(大阪大学) |
81 |
| (5) Graetzel Cell型色素増感太陽電池の作製(物質工学工業技術研究所) |
83 |
| (6) DJP法による色素増感太陽電池の作製(富士ゼロックス) |
86 |
| (7) チタニア電極とポリアニリン電極による湿式太陽電池(山形大学) |
91 |
| (8) チタニアナノチューブを用いた色素増感太陽電池の作製(京都大学) |
93 |
| (9) 酸化チタン微結晶膜の電気的特性(早稲田大学) |
93 |
| 引用文献 |
94 |
第2章 光電極の最新技術動向 |
96 |
2.1 色素増感太陽電池の多孔質チタニア光電極技術 |
96 |
| (1) 酸化チタンの多孔質化技術(東京大学) |
96 |
| (2) 高性能TiO2光電極の作製(古河機械金属、産総研) |
98 |
| (3) TiO2電極のメソ孔径制御(大阪大学、地球環境産業技術研究機構) |
100 |
| (4) 高性能複合系酸化物半導体光電極(住友大阪セメント、産総研) |
103 |
| (5) 色素増感太陽電池の産学官共同研究(岐阜県商工局、岐阜大学) |
105 |
| (6) 色素増感太陽電池におけるTiO2多孔質電極の作製条件(シャープ) |
106 |
| (7) 多孔質薄膜中のナノ粒子の配位数と電子移動(産業技術総合研究所) |
109 |
| (8) 酸化チタン微結晶電極内での光散乱効果(電力中央研究所) |
111 |
| 2.2 二酸化チタン電極に替る電極材料技術 |
113 |
| 2.2.1 Graetzel報告以降における半導体電極の研究動向(大阪大学) |
113 |
| (1) 半導体多孔質電極 |
113 |
| (2) SnO2/ZnO系の発見による色素増感太陽電池の新機軸 |
115 |
| (3) 金属酸化物複合電極系の研究動向 |
116 |
| 2.2.2 酸化物半導体薄膜電極を用いた太陽電池の技術動向 |
120 |
| (1) 酸化亜鉛/酸化錫複合酸化物を用いた光電極(静岡大学) |
120 |
| (2) 自己組織化電析による酸化亜鉛薄膜の作製(岐阜大学) |
122 |
| (3) 酸化錫/酸化マグネシウム複合酸化物による光電極(静岡大学) |
124 |
| (4) 酸化錫/酸化アルミニウム複合酸化物による光電極(静岡大学) |
125 |
| (5) 各種の酸化物半導体薄膜光電極(物質工学工業技術研究所) |
127 |
| (6) 酸化亜鉛によるナノ結晶光電極(慶応義塾大学) |
128 |
| 引用文献 |
130 |
第3章 高性能増感色素技術の最新動向 |
133 |
3.1 増感色素の研究開発動向 |
133 |
| 3.1.1 増感色素技術の研究動向(工業技術院) |
133 |
| (1) 新しい有機金属増感色素の開発動向 |
133 |
| (2) 有機色素増感太陽電池への展開 |
135 |
| 3.1.2 有機太陽電池に用いられる色素の化学(大阪府立大学) |
137 |
| (1) 色素が有する化学的機能 |
138 |
| (2) 今後の展望 |
140 |
| 3.2 Ru錯体による増感色素関連技術 |
140 |
| (1) 増感色素(Ru錯体) の特性(触媒化成) |
140 |
| (2) 増感色素N3の長期安定性(大阪大学) |
141 |
| (3) Ru金属錯体色素の基礎検討(シャープ) |
142 |
| (4) 高性能金属錯体色素(産業技術総合研究所) |
145 |
| (5) 高性能金属錯体色素(小島化学薬品) |
147 |
| (6) 色素混合担持による光吸収領域の拡張(東北大学) |
148 |
| 3.3 新規な増感色素関連技術 |
151 |
| 3.3.1 高性能クマリン系色素の設計 (林原生物化学研究所、産総研) |
151 |
| (1) 可視光領域を利用する高性能色素の設計・開発 |
151 |
| (2) 高次会合体を制御した色素の設計・開発 |
154 |
| (3) 変換効率7.45%の新規クマリン色素 |
155 |
| 3.3.2 各種の増感色素技術 |
158 |
| (1) 有機色素を用いた色素増感太陽電池(物質工学工業技術研究所) |
158 |
| (2) 有機物薄膜による光エネルギーの変換(金沢大学) |
160 |
| (3) 有機太陽電池の機能性有機色素(鳥取大学) |
161 |
| (4) 太陽電池のための光波長変換材(住友大阪セメント) |
161 |
| (5) フラーレンを用いた光合成型電子移動(京都大学) |
164 |
| 引用文献 |
167 |
第4章 高性能電解質溶液の最新技術動向 |
169 |
4.1 電解質溶液の研究開発動向 |
169 |
| 4.1.1 高性能電解質溶液の開発 (産業技術総合研究所) |
169 |
| (1) ヨウ素系レドックスと電解質液溶媒 |
170 |
| (2) ヨウ素系電解質溶液のレドックス準位の制御 |
170 |
| (3) 溶媒及び陽イオンの探索と最適化 |
172 |
| (4) 新規添加物による開放電圧の向上 |
174 |
| 4.1.2 種々の電解質溶液の研究 |
176 |
| (1) 電解質溶液と変換効率の関係(シャープ) |
176 |
| (2) 液体電解質の問題点と電解質ゾルの利用(九州工業大学) |
177 |
| 引用文献 |
180 |
第5章 色素増感太陽電池の固体化技術の最新動向 |
182 |
5.1 多孔質光電極の擬固体化技術 |
182 |
| 5.1.1 擬固体色素増感太陽電池の研究開発動向(九州工業大学) |
182 |
| (1) 固体・擬固体電解質 |
182 |
| (2) 固体化・擬固体化とナノ界面の作製 |
188 |
| 5.1.2 低分子ゲル化剤による擬固体化技術 |
188 |
| (1) 低分子ゲル化剤による電解液の擬固体化(大阪大学) |
190 |
| (2) 変換効率7%の固体化色素増感太陽電池の作製(シャープ) |
197 |
| (3) 擬固体色素増感太陽電池の作製(九州工業大学) |
202 |
| (4) 常温溶融塩による変換効率7.3%の固体化色素増感太陽電池の作製(東芝) |
205 |
| 5.1.3 イオン伝導性高分子による擬固体化技術 |
207 |
| (1) イオン伝導性ポリマーの研究開発動向(新日本石油) |
215 |
| (2) イオン伝導性高分子の利用による擬固体化(大阪大学) |
218 |
| (3) イオン伝導性ポリマーを用いた色素増感太陽電池(新日本石油) |
218 |
| 5.2 多孔質光電極の全固体化技術 |
218 |
| 5.2.1 電解質固体化技術の研究開発動向(大阪大学) |
218 |
| (1) 有機電解質のホール輸送能による固体化 |
218 |
| (2) P型無機化合物半導体物質の利用 |
219 |
| (3) ホール輸送能を持つ有機物質の利用 |
222 |
| 5.2.2 CuIを用いた全固体型色素増感太陽電池(静岡大学) |
227 |
| (1) p-型半導体 |
227 |
| (2) ヨウ化銅の特長 |
227 |
| (3) CuIをp-型半導体層とする全固体色素増感太陽電池 |
229 |
| 5.2.3 酸化チタンバリヤーレイヤーによる微短絡防止(東京大学) |
229 |
| (1) 導電性ガラス基板の微短絡防止 |
236 |
| (2) 酸化チタンバリヤーレイヤーの作製 |
237 |
| 引用文献 |
241 |
第6章 色素増感太陽電池フィルム化技術の最新動向 |
245 |
6.1 フィルム型色素増感太陽電池の研究開発動向 |
245 |
| 6.1.1 フィルム化技術の研究動向(新日本石油) |
245 |
| (1) 色素増感太陽電池の由来 |
245 |
| (2) プラスチックTiO2電極の研究開発動向 |
246 |
| 6.1.2 フィルム化に向けた実用化技術の動向(桐蔭横浜大学) |
249 |
| (1) プラスチック基板への低温製膜 |
249 |
| (2) フレキシブルな基板への密着性の確保 |
250 |
| (3) 電解液層の擬固体化 |
250 |
| (4) 電気泳動法によるメソポーラスTiO2膜の形成 |
250 |
| (5) 電着膜TiO2粒子の化学的ネッキング |
251 |
| (6) 高効率化のための泳動電着技術 |
252 |
| (7) プラスチックフィルム型太陽電池 |
253 |
| (8) 効率、用途、グリーンケミカルな観点 |
254 |
| 6.1.3 フレキシブル色素増感太陽電池の実用化動向 |
254 |
| (1) 桐蔭横浜大学 |
255 |
| (2) 日立マクセル |
255 |
| (3) 第一工業製薬、三井物産 |
255 |
| (4) 東芝 |
256 |
| (5) アイシン精機 |
256 |
| (6) フジクラ |
257 |
| (7) 三菱製紙 |
257 |
| 6.2 色素増感太陽電池のフィルム化技術 |
258 |
| (1) フィルム型カラフル太陽電池の作製の可能性(岐阜大学) |
258 |
| (2) マイクロ波によるフィルム状色素増感太陽電池の作製(東北大学、関西ペイント) |
260 |
| (3) PENベースの透明導電性フィルム(トービ) |
265 |
| (4) 色素増感太陽電池のプラスチック化(日立マクセル) |
266 |
| (5) 曲がる太陽電池実現の鍵は電極技術(昭和電工) |
272 |
| (6) 色素増感太陽電池の大面積フィルム化技術(関西ペイント) |
273 |
| (7) 水熱処理を利用したプラスチック太陽電池(岐阜大学) |
276 |
| 引用文献 |
280 |
