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记者: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,如果实现实用化,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得到采用。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,应该会产生在温室内设置电源的需求。但在温室内,电源的设置面积不能占太大地方。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。
记者: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以上的长波长的光,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的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。
记者: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,然后卷成圆柱型。
记者: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。很多人听到我们研发小组的实践后都会提供建议说“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的好处。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入手。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。
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为了更有效降低成本、提高效率、延长寿命,新一代的太阳能发电技术也开始导入有机材料与奈米技术。包括染料光敏化、光化学电池、高分子电池、奈米结晶电池等。染料敏化太阳能电池(DDSC)特色为材料便宜,透过低温的简单制程即可制作,重点是其具备可挠性、多彩性与透光性等优点,可直接融入建筑设计之中,在节能发电的同时,还可为建筑物增加更多创意。染料敏化太阳能电池的半透光特性,非常适合用于办公大楼中的窗材,可同步进行发电、绝热及遮阳等功能。染料敏化太阳能电池是由玻璃或薄膜基板、透明导电膜、TiO2光电极、染料、电解质与溶剂,以及透明导电膜、铂触媒相对电极等结构所组成,
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