【DSSC】TDK於染料敏化型太陽能電池產品開發動向

本專欄專門介紹日本「染料敏化型太陽能電池專利技術」概況，刊出時間非常不定，還請讀者多多注意Tnet動態。系列文章分為六大部分，如果您想瞭解其架構，還請參考一下系列報導的首篇文章。概略的說，如果您想知道些早期的DSSC商品，可以參考一下第一部份002～003。如果您想瞭解太陽能基礎知識，可參考004～016。如果想直接瞭解DSSC的技術發展介紹，那還請直接進入017～038篇報導，042開始介紹的是日本專利整體申請概況，056則正式進入各技術領域專利地圖分析，088起更進一步分析已拿到專利權的專利地圖分布情況。至於本系列報導最為重要的關鍵核心專利分析也自110篇起介紹過了。

目前專欄正進入探討廠商、研發機構在DSSC技術在產品開發應用上的情況，讀者可趁機觀察一下DSSC到底未來有沒有實用性與市場性，有興趣的讀者可以追一下報導。

再重申一下，這個專題系列報導沒有任何評論與建議，只是很實在的用文字圖表來做文獻彙整與資料分析介紹，解讀要靠各位讀者自己去發展。專利上的分析採用封閉式的限定檢索時間範圍，所以您看不到近期的專利情況，也請大家要有資料很舊的心理準備。各篇文章會儘量附上原始的文檔(附件)給需要的讀者下載，惟專利分析上所附的原始資料多數是日文資料，這點還請各位讀者見諒。

接下來就開始我們的「染料敏化型太陽能電池」專題系列報導旅程了。目前系列報導的進度在DSSC技術商品化上，今天登場的是日本TDK公司。

 

紡織所 產業服務與資訊部

黃玲娉

 

1966年開始生產卡式錄音帶聞名全球的TDK(備註1)，1998年開始投入染料敏化型太陽能電池研發。

 

2000年5月24日在TDK TechnoForum 2000展會上，首度公開展示該公司所開發的電池(備註2)。其實此展會的主角並不是染料敏化型太陽能電池，而是非晶矽太陽能電池，但螢光燈下的DSSC仍相當引人注目，因為其光電轉換率有4%，應用的是TDK特有的磁帶塗布技術與CD-R染料技術。

 

2007年10月4日，TDK在CEATEC Japan 2007展上，公開展示只有一平方公分卻能有7.2%光電轉換效率的染料敏化型太陽能電池(備註3)。這是目前同型非高溫燒結電池中效率最佳的一款。TDK所開發的DSSC特色為不使用二氧化鈦，而是使用氧化鋅(ZnO)，列為機密的低溫燒結過程，目前只知「乾燥過程中，最高溫度只有80℃」。

 

另外，TDK利用CD和DVD開發過程中所積累的染料技術，有別於傳統製程。商品化目標為2010年前後，初期將開發內側安裝有自主開發的雙層電容器，使電池具備充電功能。同會場上TDK也展示非接觸供電系統的運作方式(備註4)，送電效率約在50%，使用的供電來源便是DSSC(備註8)。

 

2008年TDK更進一步讓DSSC更接近商品實用化，在CEATEC Japan上展示能表現出黃紅藍綠四色的ZnO DSSC，並提出「直流電環保屋」的概念屋。根據日經BP社的報導資料顯示，TDK此次展示使用ZnO與有機染料的DSSC，不但光電轉換效率達7.9% (備註5)，基版也由玻璃改成樹脂，面版更加大型化。惟TDK沒有公布各個顏色電池詳細的光電轉換效率數字。

 

TDK在CEATEC Japan上挑戰了可折式與軟性，也發表了與ADEKA公司共同開發的染料。發表的染料中以綠色最為特殊，當時綠色染料設計上技術性難度較高，TDK利用與Aisin seiki(????精機)的葉片狀DSSC同樣技術方法，以獨特配方融合了藍色與黃色來形成綠色。電解液也挑戰了難度的高封裝技術，厚度維持在0.3μｍ以下，是個完成度非常高的極薄染料敏化型太陽能電池。

 

2009年9月28日，化學工業日報以「抑制染料剝離與提高耐用性」為重點，報導了TDK在染料敏化型太陽能電池上的最新進展(備註9)。在CEATEC Japan展中，TDK則是發表了設計性非常高染料敏化型太陽能電池，訴求於應用在行動裝置的電源補充，概念上屬太陽能行動電源。TDK最具特色的綠色DSSC，訴求限制光吸收波長(長波長化)，以藍色與黃色的碘電解液來形成綠色。展出的電池利用銀做為集電線，以印刷方式勾勒出了設計性高的漂亮線條，相當吸引人。銀線條與電解質間以特殊技術封裝，基板則類似是FTO三明治式夾層，整體而言DSSC耐久性也比去年高。會場中的DSSC尺寸為8cm×5cm、厚0.2mm，另外根據日經BP報導，此電池在室溫下可耐用五年，光電轉化效率為7.9%(備註10)。

 

2010年10月CEATEC Japan展，TDK延續前一年的概念(備註11)，展示了設計性更高的DSSC，可惜最近幾年不在有更進一步商品化的成品出現。

 

TDK DSSC展示品(TechnoForum 2000) (備註6)

 

TDK 於CEATEC Japan 2007展示區盛況 (備註7)

 

TDK DSSC與ZnO低溫成膜技術海報(CEATEC Japan 2007) (備註7)

 

TDK非接觸供電系統的運作方式(備註8)

 

TDK「直流電環保屋」的概念屋

 

  

TDK黃紅藍綠四色ZnO DSSC

TDK於CEATEC Japan 2009展示的DSSC (備註5)

 

化學工業日報以「抑制染料剝離」為重點，報導了TDK在染料敏化型太陽能電池上的進展

TDK於CEATEC Japan展發表的DSSC充電器(備註10)

 

   

2009年10月TDK於CEATEC Japan展示的彩色DSSC(備註10)

 

   20010年TDK於CEATEC Japan展示的氧化鋅(ZnO)彩色DSSC(備註11)

 

 

備註：

1.TDK株式會社 (TDK Corporation)  http://www.tdk.co.jp/

2.2000年5月24日～26日??千葉縣市川市?開催????「TDK TechnoForum 2000」?、色素增感型太陽電池?展示??。

3.野澤哲生, CEATEC特輯 TDK?色素增感型太陽電池, 非燒成??率7.2%, 日經BP社, 2007.10.02

4.TDK's Noncontact Power Supply Enables Power Transmission at 2cm Distance.   

蓬田宏樹, CEATEC特輯, TDK?非接觸給電, 2cm離???送電可能, 日經BP社, 2007.10.03  http://techon.nikkeibp.co.jp/article/NEWS/20071003/140136/

5.野澤哲生, TDK????????色素增感型太陽電池, ZnO??????率?最高水準, 日經BP社, 2008.09.30  http://techon.nikkeibp.co.jp/article/NEWS/20080930/158787/

6.TDK?色素增感型太陽電池?開發, 低價格?太陽電池實現?目指?, 日經BP, Nikkei Business Publications, Inc., 2000.5.24

7.TDK???????、CEATEC Japan 2007 TDK?????案內, 日經BP社, 2007

CEATEC JAPAN 2007?振?返?--電源?電池，次世代充電技術?目白押?，光，非接触，急速，燃料電池?,?5-1　色素?感型太陽電池??電??演TDK?出展??色素?感型太陽電池。???換?率?最大7.2％。?????色????，??近????率?高?。

http://techon.nikkeibp.co.jp/article/NEWS/20080905/157563/?SS=imgview&FD=1337951717

8.蓬田宏樹, TDK?非接觸給電, 2cm離???送電可能, 日經BP社, 2007.10.03 http://techon.nikkeibp.co.jp/article/NEWS/20071003/140136/

9.太陽電池　色素?感型?開?加速，TDK色素?離?抑制　信?性向上?重?，化?工業日報，2009年9月28日付

http://kuroppe.tagen.tohoku.ac.jp/~dsc/kiji/20090928a.jpg

10.木村雅秀，TDK，?柄?表現???色素?感型太陽電池?開?，日經BP社（2009年10月6日付 Tech-On!）http://techon.nikkeibp.co.jp/article/NEWS/20091006/176075/

http://techon.nikkeibp.co.jp/article/NEWS/20091006/176075/?SS=imgview&FD=2606633

http://techon.nikkeibp.co.jp/article/NEWS/20091006/176075/?SS=imgview&FD=3530154

http://kuroppe.tagen.tohoku.ac.jp/~dsc/CEATEC2009/DSC05863s.jpg

11. http://kuroppe.tagen.tohoku.ac.jp/~dsc/CEATEC2010/DSC08033s.jpg

http://kuroppe.tagen.tohoku.ac.jp/~dsc/CEATEC2010/DSC08028s.jpg