色素増感型太陽電池に使われるナノ粒子の測定

IG資料館

8.色素増感型太陽電池に使われるナノ粒子の測定

色素増感型太陽電池は、従来のシリコンを用いた太陽電池に比べて、低コストで作製可能な次世代の太陽電池として注目されています。色素増感型太陽電池の構造を図1に示します。色素増感型太陽電池は色素を吸着させた酸化チタン多孔質膜とヨウ素を溶かした電解液と透明電極がついた基板で構成される単純な構造をしています。従来のSi太陽電池で必要な半導体製造設備といった大掛かりな設備が必要ないため、安価に量産できると期待されています。また色素の種類を調整することでいろいろな色の太陽電池を作れることや、基板にプラスチックを使って曲がる太陽電池を作れるなど従来にない特長を持っています。
酸化チタン多孔質膜は酸化チタンナノ粒子を塗布した後、焼成して作製されます。均一な膜を作製するためには原料のナノ粒子が良い分散状態を保つことが必要であり、この観点から粒子径測定が重要となります。
また透明電極として使用される酸化インジウムすず(ITO)膜はスパッタリング法などの半導体プロセスで作製するのが一般的ですが、ITOナノ粒子を塗布・焼成する方法により安価に作製されると期待されています。また近年希少金属であるインジウム資源の枯渇が問題となっており、塗布による作製方法は省インジウムなプロセスとして期待されています。
粒子径の異なる2種類の酸化チタンナノ粒子の粒子径分布測定結果を図2に、ITOナノ粒子の測定結果を図3に示します。

図1 色素増感型太陽電池の構造

図1 色素増感型太陽電池の構造

酸化チタンA

酸化チタンA

酸化チタンB

酸化チタンB
図2 粒子径の異なる酸化チタンナノ粒子の粒子径分布測定結果

図3 ITOナノ粒子の粒子径分布測定結果

図3 ITOナノ粒子の粒子径分布測定結果

酸化チタンAは酸化チタンBより粒子径が小さく、色素増感型太陽電池の用途に適していることがわかりました。

また、弊社では世界No.1シェアを誇る米国マイクロメリティックス社製の比表面積・細孔分布測定装置を取り扱っております。多孔質粒子、多孔質膜表面のご評価にご利用いただけます。

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