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実用化に向けた色素増感太陽電池
〜高効率化・低コスト化・信頼性向上〜
[コードNo.03NTS068]

■体裁/ 380頁
■発行/ 2003年 9月 3日
(株)エヌ・ティー・エス
■定価/ 50,328円(税込価格)

現在実用化されている太陽電池にはシリコン太陽電池が多く使用されている。しかし製造コストが
高いことが普及の障害になっている。一方で色素増感太陽電池は低価格で高性能な太陽電池と
して注目を集め、研究が活発になってきている。
本書では色素増感太陽電池の変換効率の向上、大面積化、大量生産、耐久性向上、カラフルな
外観などの実用化に向けた最新の開発について解説する。

執筆者一覧(執筆順)
柳田 祥三(やなぎだ しょうぞう)
  昭和41年3月、大阪大学大学院工学研究科応用化学専攻修士課程修了。
  同年4月、大阪大学工学部助手。工学博士。
  現在、大阪大学大学院工学研究科物質・生命工学専攻教授。光合成型色素増感太陽電池、
 強発光物質の創製、マイクロ波加熱システムの分子プロセスへの応用(ナノマテリアルの
 調製、難分解物質のマイクロ波分解)の研究に従事。

箕浦 秀樹(みのうら ひでき)
  昭和44年3月、名古屋大学大学院修士課程修了。工学博士。
  同年4月、岐阜大学工学部赴任。光電気化学の研究に携わる。岐阜大学評議員などを歴任。
  現在、同大学院工学研究科教授。岐阜県新エネルギー導入研究会太陽光発電部会長として
 色素増感太陽電池開発に関する産官学共同プロジェクトを推進中。

錦谷 禎範(にしきたに よしのり)
  昭和55年3月、京都大学大学院工学研究科修士課程修了。
  現在、新日本石油(株)中央技術研究所エネルギー化学材料グループグループマネージャー
 /副理事。理学博士。著書に『図解・高分子材料最前線』(工業調査会、分筆)。導電性ポ
 リマーを用いたデバイスの開発。

早瀬 修二(はやせ しゅうじ)
  昭和53年、大阪大学理学研究科高分子学専攻修士課程修了。
  同年、(株)東芝入社、研究開発センター配属。理学博士。
  昭和63〜平成2年、アメリカウイスコンシン大学で機能性ケイ素ポリマーの研究に従事。
  平成2年、(株)東芝研究開発センター復帰、平成13年より現職。発明協会長表彰、日本化
 学会化学技術賞、日本電気工業会電気工業技術功労表彰(奨励賞)受賞。専門は、LSIリソグ
 ラフィー材料、光機能性ポリマー材料、有機電子材料とそのデバイス化、電池材料の開発。
  最近のテーマは色素増感太陽電池、超LSI用リソグラフィー材料、燃料電池用プロトン導
 電膜の研究。分担執筆として、『色素増感太陽電池の基礎と応用』(技術教育出版社)、
 『色素増感太陽電池の最新技術』(シーエムシー出版)ほか。

岡崎 正樹(おかざき まさき)
  昭和46年3月、大阪大学大学院理学研究科修士課程修了。
  同年4月、富士写真フイルム(株)入社、足柄研究所配属。
  現在、主席研究員。理学博士。重合性ディスコティック液晶化合物の開発で2001年度有
 機合成化学協会賞(技術的なもの)受賞。

渡 孝則(わたり たかのり)
  昭和54年3月、九州大学工学部卒業。現在、佐賀大学理工学部教授。工学博士。
  機能性多孔質セラミックス(酸化チタン、炭素など)の製造と応用ならびに固形廃棄物
 のリサイクルに取り組んでいる。

内田 聡(うちだ さとし)
  平成3年3月、東北大学大学院工学研究科博士課程前期修了。
  現在、東北大学多元物質科学研究所助手。工学博士。無機材料の水熱合成が専門。平成
 11年より色素増感太陽電池HPを開設。実用化を目指した新会社エレクセルを兼業(予定)。

宮坂 力(みやさか つとむ)
  昭和56年3月、東京大学大学院工学系研究科博士課程修了。工学博士。
  同年4月、富士写真フイルム(株)足柄研究所勤務。主任研究員を経て、
  平成13年より桐蔭横浜大学教授。光電気化学を専門とし新しい光電変換素子ならびに
 バイオニクス素子の開発を進めている。

吉川 暹(よしかわ すすむ)
  昭和48年3月、京都大学工学部博士後期課程修了。工学博士。
  同年4月、通商産業省大阪工業技術研究所入所。
  平成12年4月、京都大学エネルギー理工学研究所に移籍。専門は、分子集合体設計による
 ナノ構造材料の創製と利用。光合成型エネルギーシステムを提唱。

小柳 嗣雄(こやなぎ つぐお)
  昭和53年3月、熊本大学理学部修士課程修了。
  現在、触媒化成工業(株)新規事業研究所長代理。技術士(化学、総合技術監理部門)。
  無機酸化物の超微粒子の合成法開発およびその工業化業務に従事。

松井 文雄(まつい ふみお)
  昭和52年3月、京都大学大学院修士課程修了。
  現在、(株)林原生物化学研究所東京研究センター長。
  著書に、『光機能材料』(共立出版)など。各種デバイスの材料システム的見地からの
 開発に従事。

萬 雄彦(よろず たけひこ)
  昭和56年3月、大阪大学大学院博士後期課程修了。工学博士。
  平成5年、日立マクセル(株)入社。
  現在、開発本部NM事業推進センター主管研究員。機能性材料のデバイス開発に従事。

荒川 裕則(あらかわ ひろのり)
  昭和51年3月、東京工業大学大学院博士課程化学工学専攻修了。工学博士。
  同年4月、通商産業省工業技術院東京工業試験所入所。
  現在、(独)産業技術総合研究所光反応制御研究センター長。東京工業大学大学院客員教授、
 東京理科大学理工学部客員教授。触媒化学専攻。太陽光エネルギー利用技術の研究を推進。
 具体的には、色素増感太陽電池、人工光合成技術(太陽光利用光触媒水素製造、炭酸ガスの
 化学的固定など)の研究を推進。

詳細目次
第1講 高性能色素増感太陽電池の研究動向  柳田 祥三 大阪大学大学院工学研究科物質・生命工学専攻 教授
1. はじめに 2. 太陽電池の現 3. 色素増感太陽電池(DSC)の特徴 4. DSCに発生した光電子の拡散・輸送機構 5. 長期安定化・低コスト化への取り組み  5.1 長期安定化  5.2 低コスト化、高効率化のための研究動向 6. 世界のDSC研究・開発動向  6.1 オーストラリアのSustainable Technology of International(STI)社の    研究・開発動向  6.2 オランダのEnergy Center of the Netherlands(ECN)社の研究・開発動向  6.3 スウェーデンUppsala大学オングストロームソーラーセンターでの研究開発  6.4 アメリカにおけるDSC研究への取り組み 7. おわりに
第2講 金属酸化物膜電極の低温合成と     フィルム型カラフル太陽電池への展開  箕浦 秀樹 岐阜大学大学院工学研究科環境エネルギーシステム専攻 教授
1. はじめに 2. 電析法による酸化亜鉛/色素ハイブリッド薄膜の作製とカラフル太陽電池の作製  2.1 一段階電析法  2.2 酸化亜鉛/色素複合膜の表面形態  2.3 カラフル太陽電池へ向けて  2.4 酸化亜鉛/エオシンY薄膜の析出反応の解析  2.5 酸化亜鉛/エオシンY薄膜の評価  2.6 酸化亜鉛/色素薄膜の光電気化学な特性とカラフル太陽電池 3. 水熱処理を利用したナノポーラス酸化チタン厚膜の作製と   プラスチック太陽電池の試作  3.1 作製法の概要  3.2 水熱処理を利用して得られる酸化チタン膜の評価  3.3 プラスチック太陽電池への展開  3.4 さらなる高効率化の可能性 4. おわりに
第3講 擬固体化ゲル電解質の開発と色素増感太陽電池への適用  錦谷 禎範 新日本石油(株)中央技術研究所エネルギー化学材料        グループマネージャー/副理事
1. はじめに 2. 擬固体化ゲル電解質の用途と特徴  2.1 擬固体化ゲル電解質  2.2 イオン伝導性ポリマー 3. 高分子ゲル電解質を用いたエレクトロクロミック調光ガラスの開発  3.1 エレクトロクロミック調光ガラスとは  3.2 高分子ゲル電解質   3.2.1 高分子ゲル電解質の開発   3.2.2 高分子ゲル電解質の構成 4. 擬固体化ゲル電解質を用いた色素増感太陽電池の開発  4.1 色素増感太陽電池  4.2 擬固体化ゲル電解質を用いた色素増感太陽電池の研究例   4.2.1 高分子ゲル電解質      4.2.2 低分子ゲル電解質  4.3 PVDF系高分子ゲル電解質フィルムを用いた色素増感太陽電池の特徴  4.4 フレキシブル色素増感太陽電池 5. おわりに
第4講 擬固体色素増感太陽電池  早瀬 修二 九州工業大学大学院生命体工学研究科生体機能専攻 教授
1. 液体電解質の問題点 2. 室内溶融塩によるゲル化 3. ゲル電解質  3.1 ゲルの物理コンタクト  3.2 ゲル化プロセス  3.3 ゲル化剤効用の探求 4. ポリマー剤混合の設計とエネルギー変化 5. 電解質  5.1 電解質と拡散  5.2 界面抵抗と電解質抵抗  5.3 溶融塩を使ったゲル化剤(結論) 6. 室内溶融塩の効用と非効用
第5講 色彩豊かな太陽電池の実現を目指して  岡崎 正樹 富士写真フイルム(株)足柄研究所 主席研究員
1. はじめに 2. ポリメチン色素 3. 有用なシアニン色素 4. 有用なメロシアニン色素 5. スクアリリウムシアニンの検証 6. スクアリン酸色素の検証 7. 色素の共吸着 8. おわりに
第6講 泳動電着法による色素増感太陽電池用酸化チタン膜の製造  渡 孝則 佐賀大学理工学部機能物質化学科 教授
1. グレッツェルセル用酸化チタン膜について 2. 酸化チタンゾル水溶液について 3. 泳動電着法について 4. 実験プロセス 5. 実験結果(泳動条件と膜構造、特性)  5.1 電着膜の特性におよぼす泳動条件の影響   5.1.1 生成膜の状態と泳動時間および電圧    5.1.2 焼成膜の微構造  5.2 太陽電池の特性   5.2.1 特性評価方法  5.2.2 焼成温度の効果  5.2.3 電着量の影響 6. 結論および今後の課題
第7講 酸化チタンナノチューブの水熱合成  内田 聡 東北大学多元物質科学研究所化学機能制御研究分野 助手
1. はじめに 2. 酸化チタンの電子構造  2.1 酸化チタンに期待される特性  2.2 酸化チタンの種類  2.3 結晶構造の違いについて  2.4 バンド構造の違いについて   2.4.1 バンド構造におよぼす格子欠陥の影響   2.4.2 バンド構造におよぼす結晶度化の影響  2.5 まとめ 3. ナノサイズ酸化チタンと水熱処理  3.1 水熱反応の原理  3.2 オートクレーブ  3.3 水熱合成コロイドの調製  3.4 水熱処理前後の変化 4. 酸化チタンナノチューブの水熱合成  4.1 ナノチューブの利点   4.1.1 伝導帯移動における空乏効果   4.1.2 古典的制約(巨大量子数)   4.1.3 チューブ形状に沿った電子の移動  4.2 酸化チタン・ナノチューブ合成
第8講 泳動電着技術を用いるプラスチック光電池の高効率化  宮坂 力 桐蔭横浜大学大学院工学研究科 教授
1. はじめに 2. フィルム化のねらい  2.1 二つのねらい  2.2 TFT液晶ディスプレイの開発の例((株)東芝)  2.3 将来のコスト試算例  2.4 色素増感電池のフレキシブルプラスチック化 3. プラスチックフィルム化に必要な技術 4. 低温製膜法の現状 5. 泳動電着法による酸化チタンプラスチック電極の作製 6. 高効率化に向けて  6.1 マイクロ波処理  6.2 化成処理   6.2.1 CVD/UV光照射処理   6.2.2 酸性酸化チタンゾル液による化成処理 7. 対極の設計 8. オールプラスチックセルの特性 9. おわりに
第9講 セラミックナノチューブを用いた色素増感太陽電池  吉川 暹 京都大学エネルギー理工学研究所 教授
1. はじめに 2. ナノ材料とその利用 3. セラミックナノチューブの創製 4. 酸化チタンナノチューブの調製と特性 5. 色素増感太陽電池への応用  5.1 Ti−NT太陽電池の特長  5.2 各種処理効果  5.3 ナノチューブの特性はどこにあるか  5.4 結論 6. まとめ
第10講 結晶性酸化チタンを用いた     色素増感太陽電池のライトマネージメントについて  小柳 嗣雄 触媒化成工業(株)新規事業研究所長代理
1. はじめに 2. CCIC製酸化チタンゾルの特長 3. バイピラミダル結晶性酸化チタン粒子を用いたIPCE特性改良 4. コア―シェル酸化チタンを用いた太陽電池セルの耐久性向上
第11講 色素増感太陽電池の材料システム的見地からの開発  松井 文雄 (株)林原生物化学研究所東京研究センター センター長
1. はじめに 2. 色素増感太陽電池の性能評価  2.1 留意点  2.2 セル温度のJV特性におよぼす影響  2.3 変換効率の照射光強度依存性 3. 基板  3.1 透明導電膜  3.2 半導体層 4. 電解質  4.1 溶液系  4.2 イオン性液体(常温・室温溶融塩)系 5. 増感色素  5.1 増感色素の具備すべき要件  5.2 浸漬液について
第12講 イオン性液体と高分子材料との複合化色素太陽電池  萬 雄彦 日立マクセル(株)開発本部NM事業推進センター 主管研究員
1. はじめに 2. 色素増感太陽電池の位置付け  2.1 各種太陽電池の特長  2.2 特長  2.3 実現性 3. フィルムタイプ色素増感太陽電池の開発  3.1 作製  3.2 変換効率 4. 色素増感太陽電池の耐久性向上 5. 結論
第13講 色素増感太陽電池の実用化への課題と展望  荒川 裕則 (独)産業技術総合研究所光反応制御研究センター センター長
1. はじめに 2. 研究開発の背景  2.1 日本の政策  2.2 色素増感太陽電池の開発  2.3 色素増感太陽電池の特徴  2.4 研究の目標 3. 色素増感太陽電池の経済性の評価 4. 高性能化への課題とその進捗  4.1 高性能化の可能性  4.2 研究開発における要素技術と各社の分担  4.3 開発戦略  4.4 高性能酸化チタン光電極の開発  4.5 高性能金属錯体色素の開発  4.6 高性能有機色素の開発 5. 耐久性の評価 6. 集積化技術と世界の動向 7. 今後の課題

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