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色素増感太陽電池

色素増感太陽電池とはどのような特徴を持っているのでしょうか?メリット・デメリットも解説しています。

色素増感太陽電池とは

色素増感太陽電池とは、光を吸収する働きがある色素を使って発電する太陽電池です。酸化チタンに色素を塗布することによって光に反応するようになり、この変化を「色素増感」と呼びます。

色素増感太陽電池

酸化チタンに付着している色素に光が当たるとエネルギーを持ち、元の状態に戻ろうとして電子を放出します。電子はマイナスの電極へ移動し、電流を発生させて対極のプラスの電極側へ移動します。そして対極にあるヨウ素(I)が電子を受け取り、太陽電池内に再び電子を戻すことによって電気が作り続けられます。

色素増感太陽電池の構造

色素増感太陽電池の仕組みは以前から知られていましたが、1991年にスイス連邦工科大学ローザンヌ校のグレッツエル教授(Michael Gratzel)が飛躍的に変換効率を伸ばしたことから注目されるようになった比較的新しいタイプの太陽電池です。

色素増感太陽電池のメリット

色素増感太陽電池は簡単な材料で製造することができるというメリットがあります。またいろいろな種類の色素を選ぶことができ、薄く塗布するだけでも発電できるのでさまざまなデザインの太陽電池モジュールとなる可能性があります。

例えば照明器具やペンダントのような色素増感太陽電池も製造可能ですし、メーカーからも実験用キットが販売されています。

参考リンク
・ペクセルテクノロジーズ:色素増感太陽電池実験キット

プリンタのような機械を使ってロール状の色素増感太陽電池モジュールを大量生産することも可能で、これからの研究開発が期待されています。

色素増感太陽電池のデメリット

色素増感太陽電池のデメリットは変換効率が低いという点です。住宅用太陽光発電システムとして最も普及している多結晶シリコン型の変換効率が14%程度であるのに対し、色素太陽電池の変換効率は高いもので11%程度です。

太陽電池モジュールの種類 変換効率
多結晶シリコン型 12 ~ 16%
色素増感太陽電池 5 ~ 11%

しかしながらまだまだ研究が始まったばかりの太陽電池なので、変換効率は飛躍的に向上してきています。スイス連邦工科大学のグレッツエル教授による最新研究では、実験段階で15%の変換効率を達成しており、実用化に向けて研究が進められているところです。

参考リンク
・日本経済新聞:変換効率15%、色素増感型太陽電池が実用化に前進

色素増感太陽電池のまとめ

  • 酸化チタンに色素を付着させ、色素に太陽の光を当てることによって発電する太陽電池
  • 製造コストがやすく形をフレキシブルに変化させられるメリットを持つ
  • 変換効率が低いデメリットがあるが、これからの研究に期待されている

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