1ペロブスカイト型太陽電池
ペロブスカイト型太陽電池の実用化に向けて、色素増感型向けの色素技術をベースとして、高性能高耐久かつ安価なホール輸送材料の研究開発を行っています。また、大面積化を意識した工法や材料開発も進めています。
- ①光吸収層（ペロブスカイト型結晶）が太陽光を吸収し、電子とホールを生成、それぞれ透明光極と背面対極へ移動する
- ②電子は透明光極を経由し、負荷を通って対極に移動。
- ③対極に移動した電子はホールと結合する。
【 研究成果（例）】
ペロブスカイト型太陽電池は、ペロブスカイト型結晶層の光吸収によって励起した電子とホール（正孔）を分離し、外部へ取り出すことで発電します。効率的な発電のためには発生したホールを素早く輸送できるP型半導体層＝ホール輸送層が重要です。我々は色素増感型太陽電池用の増感色素を研究する過程で培った有機半導体のノウハウを駆使し、新しいホール輸送層材料「DHCF-３」を開発しました。（特許出願済み）
電池性能は従来材料を使用した場合と同等ですが、材料コストは大きく低減できる見込みです。これからも更なる電池性能の向上とコスト低減を目指して研究を進めています。
2次世代燃料電池
①プロトン伝導型固体酸化物燃料電池（PCFC）
SOFC（固体酸化物型燃料電池）は燃料電池の中で最も発電効率が高く、地球温暖化抑制技術として注目を集めています。
SOFCには大きく分けて酸化物イオン伝導型(O²⁻)とプロトン伝導型(H⁺)の2種類が存在していますが、現在世の中で実現されているのは、酸化物イオン伝導型です。
プロトン伝導型は発電に伴うH₂Oの生成が空気極側で起こるため、燃料利用率を高くでき、より高効率が実現できます。
私たちはこのプロトン伝導型燃料電池の研究に取り組んでいます。
②メタルサポート型PCFC
PCFCはその原理から高効率が期待できますが、一般的に研究されているPCFC（アノード支持型）は以下のような課題があります。
・高温で作動するため、起動停止に時間がかかる
・大きな熱応力がかかるため、耐久性がよくない
私たちは、この課題を解決するために、PCFCをメタルサポート型にする研究にも取り組んでいます。メタルサポート型にすることで、性能・コストが大きく改善され、モビリティへの応用、水素製造への応用などが期待されています。
③プロトン伝導型セラミック電解セル（PCEC）
PCECは、SOEC（固体酸化物型電解セル）と比較して運転温度を低温化でき、生成した水素に水蒸気を含まないため、システムを簡素化できることから安価な水素製造技術として期待されています。しかし、電解質材料の特性として高酸素分圧下において電子リークが発生するためファラデー効率の低下が最も大きな課題となっています。
私たちは、この課題を解決し高効率で低コストな水素製造技術の確立に向けて研究に取り組んでいます。
