【DSSC】 Fujikura 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、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，今天要介紹的是主要廠商產品開發動向，首先登場的是日本Fujikura。

染料敏化型太陽能電池專題系列(六)  142
DSSC技術發展與應用 -主要廠商產品開發動向：Fujikura

紡織所 產業服務與資訊部
黃玲娉

Fujikura集團研究染料敏化型太陽能電池已有相當的歷史，對商品化也投注相當多的心力，目前其研發較具成果的有高透明導電性玻璃、集電配線格子設計(增加導電膜集電機能)、電解液的擬固體化(利用離子液體與無機氧化物奈米結晶或奈米碳管的組合)、電池封裝技術(面板外殼)、開發大型面板模組等項目。特別是大型面板模組的開發上，Fujikura在早在2003年就公開發表45×30cm nanocomposite ion-gel型電池模組。
2005年Fujikura進一步公開與大阪大學柳田祥三教授、橫濱國立大學渡邊正義教授產學合作研發染料敏化型太陽能電池。另外也表達了有能力將奈米尺寸銀線回路配線在電池基板上(備註3) (圖2)，此技術不但能降低窗測電極的抗阻，改善光電轉換效率，當然也有利於加速大型面板的開發。當年度Fujikura也在Eco Products會場上公開展示以16枚41cm×14cm的單電池組合而成的大型面板模組(119×84公分) (備註4)。此大型嵌板模組是Fujikura參與NEDO次世代革新太陽電池開發計畫成果之一(備註5)，相當引人注目，因為其電極以網版印刷製成，被認為是相當接近實用商品化。
此模組的單電池多孔質膜則為二氧化鈦 (Ti-Nanoxide T/SP，Solaronix社製)、以網版印刷塗佈、450 ℃燒結而成，至於離子液體電解質則是用1-ethyl-3-methylimidazolium bis(trifluoromethylsulfonyl)imide(EMIm-TFSI)、1-ethyl-3-methylimidazolium iodide (EMIm-I)，LiI，I2，4-t-buthylpyridine。2006年底，日本經濟新聞刊載Fujikura計畫將於2008年量產10公分見方的面板，並訂下光電轉換率8%、成本下降20~30%的目標(備註6)。
2008年2月第一屆國際太陽電池展(PV EXPO 2008)，Fujikura則是與東京理科大學荒川研究室共同展出10公分見方black dye型高?率型DSSC。另外會場中也展出三個100 cm×60cm相串連的大型嵌板模組。2009年第二屆國際太陽電池展(PV EXPO 2009)中也同樣展出非常大型的DSSC嵌板模組，但仍是以玻璃為基版材料。就現階段來說，Fujikura主力產品仍是ITO/FTO透明導電性玻璃(圖8)，其ITO/FTO採連續成膜技術，能兼備低抵抗、高透明性、高耐熱性等特色。電阻2Ω以下、光透過率則是80%以上(at 550nm)、600℃、24小時受熱不變質，相當受歡迎。而在電池方面研發部門以高性能化、大尺寸化、提高耐久性為目標。

Fujikura 2003年公開DSSC模組

Fujikura nanocomposite ion-gel型DSSC模組(備註1)

基板上配有奈米銀線回路的Fujikura DSSC模組(備註2)

1190 mm×840mm (410mm×140mm×16unit)與Eco Products 2005同型
Fujikura大尺寸嵌板模組(備註7)

Fujikura高?率型DSSC(PV EXPO 2008) (備註8)

Fujikura大尺寸DSSC嵌板模組(PV EXPO 2008與戶外試驗) (備註9)

Fujikura大型DSSC(PV EXPO 2009) (備註10)

 Fujikura戶外試驗中DSSC嵌板模組(與PV EXPO 2009展同型) (備註11)

Fujikura主力產品ITO/FTO透明導電性玻璃(備註12)

CEATEC 2012 Fujikura展場與使用染料敏化型太陽能電池的偵測器

備註：
1. Fujikura NEWS, 第267號, 2003.10,
柳田祥三, 渡邊正義, 松井浩志, 岡田顯一, 臼井弘紀, 江連哲也, 田?信夫, Dye-sensitized Solar Cells Using Nanocomposite Ion-gel Electrolytes(??????????????用??色素增感太陽電池), ????技報, 第107號, 73-78, 2004
2.A. Ono, K. Okada, N. Kondo, M. Kurosawa, M. Ohyama, S. Kodate, K. Okamoto, M. Ito, Applications of Highly Conductive Silver Paste,????技報,第109號, 41-45, 2005年10月
Fig.8 Dye sensitized solar cells using highly conductive paste. pp44
3.????、色素增感太陽電池?銀???????應用, 日經??????, No.04, 27.Dec. 2004
4.????、色素增感型太陽電池?大面積?????開發, 2006.1.16, 化學工業日報,　　
5.Dye-sensitized solar cells as the candidate of next generation photovoltaic device will be produced in low cost by screen-printing technology instead of high-temperature and high-vacuum process, "R&D for Next Generation PV Systems" by New Energy and Industrial Technology Development Organization (NEDO), 新??????產業技術總合開發機構(NEDO)?「太陽光發電????未來技術研究開發」???實施??????。
6.低???太陽電池、變換?率保?大型化、?????東京理科大、10cm角?8%以上。2006.3.24, 日本經濟新聞15版
7.大面積?色素增感太陽電池?????????開發 , ???????　????, 2006 .01 .13. 1190 mm×840mm (410mm×140mm×16unit). Quasi-solid state electrolytegel(Ionic liquid base). All assenbled by screen printing. 今回開發??大面積??????、16枚?單??(410 mm x 140 mm)?組?合???構造???、???????1190 mm x 840 mm。?????自社開發??低抵抗?透明導電膜付????基板?高導電性印刷???????技術?應用?、透明電極表面?集電配線?形成?????素子?內部抵抗低減?圖??。
8.????????No.319, 2008.2
High-efficiency 10cm2 cell (Black-dye type, jointly fabricated with Tokyo University of Science), 2008.02.27
第1回國際太陽電池展PV EXPO 2008 (Tokyo Big Sight,????/東京理科大學•荒川研究室??? 3-77) 。Semiconductor Japan Net
9.日經BP社, 野澤 哲生, 太陽電池展報導, 大面積?色素增感太陽電池?續?, 島根縣?大部分?印刷?製造, 2008.02.27。
圖說明：?????大型???。???高變換?率?材料?用?????, 耐久性?重視???????????
江連哲也, 田?信夫, 北村隆之, 松井浩志, 岡田顯, 90cm×120cm2 Dye-sensitized Solar Cell Module,????技報, No.110,37-41, 2006.04
色素增感太陽電池??????耐久性?大幅?改善,????????No.321, April 2008.,  85℃?85%RH條件下1000時間以上??熱暴露????、溫度?????連續光照射???各種耐久性試驗?????????。100 cm×60cm module panels, parallel located 3 panels ,
120cm×90cm large area module panel????????, No.331, 2009.2. 
10.第2回國際太陽電池展　PV EXPO 2009(2st International Photovoltaic Power Generation Expo, 2009.2.25～27, Tokyo Big Sight, Fujikura Ltd. PV7-12) 
信州?草花?作?色素增感太陽電池?製作 日記編,
11.Cross-sectional FE-SEM image of the double-layered film, 後藤謙次, 川島卓也, 田?信夫, Heat-resisting Transparent Conductive Oxide Films, (透明導電???), composed of ITO 1st layer and FTO 2nd layer, ????技報, 第106 號, 57-61, 2004
12. http://kuroppe.tagen.tohoku.ac.jp/~dsc/CEATEC2012/DSC01970s.jpg
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