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理光开发高性能全固态染料敏化太阳能电池,适用于室内照明

实现了安全性和耐久性,与现有的非晶硅太阳能电池相比,发电能力提高了两倍以上(* 1)

2014年6月11日,东京-理光株式会社成功开发出仅以固态材料作为电解液的染料敏化太阳能电池,大大提高弱光源下的发电能力。通过仅使用固态材料作为电解质,染料敏化太阳能电池确保了安全和耐用性的优势。此外,该太阳能电池在标准白光led(200勒克斯)下的电力输出是目前市场上用于室内使用的高发电效率的非晶硅太阳能电池的两倍以上。安全性、耐久性和在弱光下保持高效发电的能力等特性使其成为传感器的独立电源(允许在没有外部电源的情况下发电)的理想候选,预计从现在起将享受更大的需求。

染料敏化太阳能电池作为新一代太阳能电池备受关注,因为它可以在散射和室内照明等微弱光线下高效发电。一般的染料敏化太阳能电池利用颜料吸收的可见光来发电。它由一个透明的导电衬底组成,该衬底有一个由纳米(十亿分之一)米大小的二氧化钛颗粒组成的多孔层,一个在这些衬底之间包裹有金属膜和碘电解质的玻璃衬底。虽然被认为是下一代太阳能电池的候选产品,但由于发电效率低、安全性(碘和有机溶剂的挥发和电解质泄漏)、耐久性(二氧化钛吸附的有机染料脱落)等问题,无法实现商用化。

理光通过在材料、结构和制造方法上开发独特的技术来解决这些问题。由于这种太阳能电池装置的结构类似于用于多功能产品(mfp)的有机光电导体,理光设法在开发这种新电池时有效地利用其材料和装置技术。188金宝慱欢迎你

理光的器件结构图


由理光开发的完全固态染料敏化太阳能电池的器件结构

——安全

理光开发的染料敏化太阳能电池的特点是利用由有机p型半导体组成的空穴传输材料(* 2)和固体添加剂。理光利用其独特的成膜技术(超临界流体二氧化碳),成功地将由纳米氧化钛颗粒组成的多孔层内密集填充为空穴输送材料(* 3): SCF-CO2下成膜)。这一独特的技术解决了一般液态染料敏化太阳能电池存在的安全隐患以及液体和碘泄漏造成的腐蚀等问题。

电子显微镜照片


超临界充填法使空穴输送的物料充填更加密集
对常规方法(电子显微镜图片)。
*电子显微镜图片以逆时针旋转90度方向显示
由图案图所示的器件结构。

——提高发电效率

通过对固体添加剂和器件结构的优化,染料敏化太阳能电池的发电效率得到了显著提高。此外,为了吸收室内照明的波长区域,设计了一种有机染料,使这种太阳能电池具有高的发电输出。理光的新型固态染料敏化太阳能电池达到13.6 μW/cm2其发电性能是非晶硅太阳能电池(6.5 μW/cm)的两倍以上2).这表明,该太阳能电池在标准白光led(200勒克斯)下的电力输出是目前市场上最高的,是效率最高的电解液态染料敏化太阳能电池(8.4 μW/cm)的1.6倍以上2).

——耐用性

理光进行了各种耐久性测试,结果显示,在85℃下,2000小时后,最大功率输出没有退化。

理光认为,实现从自然环境中发电的独立电源(能量收集装置)将对互联网社会(物联网:IoT)具有重要意义。188金宝慱官网登录(* 4).可感知事物的数量呈指数级增长,这意味着对于一个没有电源的地区来说,通过使用独立电源从周围环境获得电力是至关重要的。理光将积极追求固态染料敏化太阳能电池作为能量收集装置的应用。

理光将在6月11日至13日的“日本影像会议2014”(The Imaging Society of Japan)年会上公布详细信息。此外,使用该技术的固态染料敏化太阳能电池系列模块将在东京设计与制造解决方案博览会(6月25日至27日)的理光展台展出。

(* 1) 非晶硅太阳电池
在衬底上有硅烷气体化学气相外延的薄硅非晶层的太阳能电池:非晶硅太阳能电池具有约1.8eV的能隙,并吸收并产生700 nm或更短波长的光。非晶硅主要用于室内自然照明下的太阳能电池,因为在弱光下的输出比晶体硅太阳能电池高。
(* 2) 有机p型半导体
一种具有宽共轭键(分子中相邻原子核的电子轨道重叠)的有机材料,它可以通过在电子轨道上移动电子空穴(正电荷)而带电。
(* 3) 超临界流体二氧化碳
二氧化碳是一种超临界流体(处于温度和压力高于临界点的物质状态,同时具有气体的扩散性和液体的溶解性)。临界温度为31.1℃,临界压力为7.37MPa。
(* 4) 物联网社会
在不久的将来,所有的东西都将配备传感器和通信功能,并对传感器发出的海量智能进行大数据分析,以进行利用。

*本研究的一部分是在项目负责人:东京大学先进科学技术研究中心的Hiroshi Segawa教授的协助下进行的,该项目是日本科学促进协会“世界领先的创新研发科学技术资助计划”下的“有机光伏朝着低碳社会的发展:开拓下一代太阳能电池技术和产业”。

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理光是一家全球性科技公司,专业从事办公影像设备、生产打印解决方案、文件管理系统和IT服务。理光集团总部位于东京,业务遍及全球约200个国家和地区。截至2014年3月的财政年度,理光集团全球销售额为21.50亿日元(按国际财务报告准则计算)。213亿美元)。
该公司的大部分收入来自改善人与信息之间互动的产品、解决方案和服务。188金宝慱欢迎你理光还生产屡获殊荣的数码相机和专业工业产品。188金宝慱欢迎你它以其技术质量、客户服务的卓越标准和可持续发展倡议而闻名。
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