2014年06月03日08:44
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九州工业大学研究生院生命体工学研究科教授早濑修二为让所有地方都能设置太阳能电池，而推进了圆柱型染料敏化太阳能电池的开发。早濑的研发小组在牛尾电机的协助下开发的圆柱型染料敏化太阳能电池目前正在农场作为传感器电源进行验证实验。本篇将介绍该电池在农场进行验证实验的目的、与圆柱型同步推进的染料敏化太阳能电池的高效率化方式，以及高效推进研发的秘诀。
设置在温室实验农场内的圆柱型染料敏化太阳能电池。是九州工业大学在牛尾电机的协助下开发的。（照片取自九州工业大学与科学技术振兴机构的新闻发布资料）
——圆柱型电池在设置方法上也与以往的太阳能电池不一样。
早濑：制成圆柱型后，关于太阳能电池设置的想法也会改变。圆柱型形状类似荧光灯，也能像荧光灯那样操作，设置会变得简单。不仅可以削减施工费，如果太阳能电池劣化了，用户还能自己更换。
——圆柱型太阳能电池的研发事例基本没听到过。以前美国Solyndra公司利用无机半导体推出过类似产品，但该公司2011年破产了。
早濑：圆柱型产品的制造比平板型特殊，需要积累经验。由于以前没接触过，所以很难立即就制造圆柱型。我的研发小组目前一直是用接近手工的方法制造。今后要确立量产技术。
——圆柱型有很多优点。但在转换效率上与硅类太阳能电池还有很大差距，如果实用化，要如何与之形成差异？
早濑：太阳能电池今后应该会在很多场所采用。我认为届时会有圆柱型特有的用途。的确，在现在这样的太阳能电池用途中，转换效率高、供货业绩突出的硅类太阳能电池比较有优势。但不是所有阳光能照到的地方都可以设置现在的太阳能电池。
圆柱型染料敏化太阳能电池即使瞄准利基市场，市场规模也几乎是从零起步的。首先想让企业使用样品，以确立有前景的市场。
之前提到的设置在温室内的用途就是出于这种想法。为了在温室内高效栽培作物，今后应该会设置很多传感器。那么，这些传感器的电源怎么办呢？从外面接入电源线比较麻烦，应该会有在温室内设置电源的需求。但在温室内，电源的设置不能占太大地方。因为在温室中栽培的作物大多都是附加值较高的高价格产品，温室内要尽可能地扩大耕作面积。在这种情况下，可以垂直设置的圆柱型染料敏化太阳能电池的优点就能发挥作用了。
——您的研发小组提出的研究方针是研发新材料、提高染料敏化太阳能电池的转换效率。请介绍一下这方面的研究情况。
早濑：以前，染料敏化太阳能电池使用的色素一直采用有机物，最近正在研究以钙钛矿类材料为色素的染料敏化太阳能电池。这种材料混合了无机材料和有机材料。不使用电解液，为全固体型。
这种染料敏化太阳能电池的特点是，有望实现高转换效率。以前利用有机色素时，吸收的是波长在800nm以下的光，而钙钛矿类材料能吸收1000nm以上波长的光，所以能相应提高转换效率。我的研发小组利用最大能吸收波长1060nm光的钙钛矿类材料色素，获得了14.5％的转换效率。我们的目标是利用混合材料，开发转换效率为20％的染料敏化太阳能电池。不过，由于材料内含铅（Pb），因此同时还想实现无铅化。
——采用钙钛矿类材料的染料敏化太阳能电池是否能实现圆柱型？
早濑：由于单元构造与以前采用有机色素和电解液的染料敏化太阳能电池不同，制造工艺也不同，因此很难立即应用于圆柱型。但可以制成薄膜状的单元，再卷成圆柱型。
——如果利用圆柱型开拓太阳能电池的新用途，并通过新材料进一步实现进化，开发项目涉及的方面会很多。
早濑：我利用了参加学会和研讨会等演讲会的机会。很多人听到我们的实践后都会建议说 “我这里有这种材料，试一下？”由此可以获得我们没注意到的信息，比如制造工艺和材料等。
用太阳能电池开拓新领域，就必须探索新材料。在这一点上，研发基地位于日本有很大好处。日本企业的材料技术非常强大。海外的研发小组难以获得的新材料在日本都能轻松到手。现在我很期待参加2014年7月举行“探讨有机电子的下一个方向”研讨会时，从与会人员那里获得更多信息。（作者：大久保 聪，日经技术在线！供稿）
