太陽光発電の研究

シリコンを使わず、有機色素を吸着した酸化チタンナノ粒子を 電極に用いてヨウ素電解液などを組み合わせてつくる「色素増感 太陽電池」の研究開発を行っている。色素増感太陽電池は、光 励起された色素分子が酸化チタンに電子を渡すことによって発電 するもので、色素分子の励起状態と電子移動を使う点で生物の 光合成とよく似た機構を備えている。この色素増感太陽電池は、 安価で高性能な次世代太陽電池として期待されており、軽量で 柔軟な形状自由度の高いプラスチック太陽電池や、さまざまな色 素を用いたカラフルな太陽電池の実現にもつながるものとして注目 されている。瀬川研究室では、高効率化と耐久性向上を目指し 色素吸収波長域拡大や電解液の擬固体化を進めており、新原 理に基づく界面電荷移動型セル（写真）の開発なども行っている。

また、瀬川研究室では、色素増感太陽電池の内部に電子を 貯めることのできる第三の電極を組み込み、三極式の「エネルギー 貯蔵型色素増感太陽電池」を開発し、世界で初めて太陽電池に 蓄電機能をもたせることに成功した。この太陽電池は､負荷をか けない状態で光照射による充電（光充電）が可能であり、光充電 後は暗所でも電力を出力できる。また、光強度による出力変動を 抑制することが可能で、電気的充電により通常の二次電池として の使用も可能である。この太陽電池の内部は、色素増感太陽電 池と二次電池を融合した三極式（下図）となっていることが 特徴であるが、外部出力は通常の太陽電池と同じ二極である。 内部三極式／外部二極式にすることで、外部電極では光充電 時も放電時も負荷をつなぎかえることなしに同じ方向に電流を取り 出すことができる。電荷をためる電極には導電性高分子を使って いるので、フレキシブルで光充電可能な太陽電池を作成すること ができる。将来は、さまざまなモバイル機器に搭載されることが期 待できるほか、大型化やモジュール化が実現できれば系統側へ の逆潮流平準化が可能なシステムや、平均稼働率の高いシステ ムとしての展開も期待される。