【DSSC】太陽誘電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，今天登場的是太陽誘電公司的產品開發動向。

 

 

紡織所 產業服務與資訊部

黃玲娉

 

創建於1950年的太陽誘電(備註1)，是家生產陶瓷電容器和陶瓷電阻器等被動元件的廠商，因成功開發出CD-R而為世人所熟知。目前員工數超過2萬人的太陽誘電在CD-R和DVD光碟格式、電感器、電路模組、陶瓷片狀天線、濾波器、變壓器、壓敏電阻投入了大量的研發。但在DSSC領域裡，太陽誘電獨自研發技術，而且並未申請任何專利。

 

該公司第一件公開亮相的DSSC是封裝於CD-R上的Full-plastic CD-R type DSSC，時間點是CEATEC Japan 2007。展會上放置於玻璃櫃內的DSSC使用的是D149染料，厚度為1.5mm(D149 and TiO2 (P 25) spray painted、Ionic liquid、PC substrate) (備註2)。

 

2008年1月5日，日本經濟新聞披露，太陽誘電與TDK 這兩家公司，有意進軍DSSC市場(備註3)。同年的7月，太陽誘電參加在秋田縣大瀉村舉行的國際太陽能車賽（WSR/JISFC）(備註4)，讓唯一一輛的染料敏化型太陽能電池車以第19名的成績跑完全程，引起了各界矚目。全部32支參賽隊中，只有20支車隊的22部賽車跑完全程。取名為Aten-1的太陽誘電賽車，此次車身大小與其相同等級的賽車共有八台，Aten-1成績在這八台中排名約在第五位，還獲得了大會頒發的「技術賞」。

 

為期三天的太陽能車比賽，採1圈25km的 25小時耐力賽制(備註5)。以公司名義參賽的企業只有太陽誘電和ESPEC Corp.(備註6)兩家，其他均為個人、學校以及當地的太陽能汽車愛好團體。除太陽誘電外，其他車隊都採用SunPower、Sharp的單晶矽或GaAs型太陽能電池。

 

Aten-1採用三葉公司(備註7)製造的馬達，車體與太陽能電池面板均為自製。車殼由纖維製複合材料組成，車身尺寸為H398cm×W148cm×D114cm，重120公斤。總面積16平方公尺的車殼上，有八大塊面版，佈滿15公分見方的DSSC共366個。(Ru dye and TiO2 (P 25)、Nitril type solvent、?PET/ITO and Ti foil substrate、Thickness 0.3mm、Conductive polymer was loaded instead of Pt for CE.、15x15 cm、366 modules in 8 panels、16 m2)

 

雖然這次太陽誘電以全球第一部染料敏化型太陽能電池車的姿態參賽，與其他動輒上千萬日圓的太陽能車相較，能跑完全程實屬難能可貴。而藉由此次的參賽，太陽誘電也獲得了不少寶貴經驗。在決賽第一天，Aten-1有1～2片DSSC發生電解質漏液的現象，第二天結束時，有將近一半的DSSC失效(備註8)。賽後太陽誘電花了非常多了人力研究封裝問題。

 

2009年太陽誘電第三次參展於CEATEC(CEATEC JAPAN 2009)時有別於前一年度對於大型太陽能車的執著，這次提出了與超薄LIC(Lithium-ion capacitor)結合的充電電池新型態，當時的輸出電壓是～3.8V。這種型態的DSSC代表了無論有無太陽光，能續電就表示在任何地方都能使用，加上快速充電的技術，更能促進商品化。規劃上，模組將能利用USB來快速充電，適合行動裝置。充電模組尺寸為151mm×102mm，厚度只有1mm，LIC容量為1.5F。展場上以玩具小汽車來演示其可行性(備註13)。

 

2010年太陽誘電再度提出新一代LIC-DSSC改良品，將正極金屬改成塑膠導電基板(Ti板改成塑膠板)，大幅降低製造成本，電解質也放棄排除使用乙?（Acetonitrile，氰基甲烷），由揮發性溶媒改成不揮發性，增加了安全性。更重要的是厚度再降為0.55mm，堪稱超薄。但由於換了電極材質與電解質，也造成了光電轉換效率變低，對此，太陽誘電採取改良色素、增量與採用陶瓷成膜技術來解決。根據日經BP的報導，新模組的供電轉換效率接近10%(備註14)。

 

2011年CEATEC展時，太陽誘電與東京大??川研究室、First ??????組成聯合攤位，推出車用DSSC模組。Compact Disc成圓板狀，模組以九片DSSC串聯，實際光電轉換效率約在5～6%。可折式基板的模組則有8%的效率(備註15)，訴求仍為輕薄，適合緊急狀態時使用。隔年2012年10月的 CEATEC展中，太陽誘電所展出的Full-plastic CD-R type DSSC更為成熟，也更加接近商品化。

 

Full-plastic CD-R type DSSC (備註2)

 

國際太陽能車賽第一天賽事結束時成績

 

國際太陽能車賽參加對五名單與其使用之太陽能電池(備註4)

 

太陽誘電DSSC太陽能電池車Aten-1的DSSC電池(備註9)

 

太陽誘電DSSC太陽能電池車Aten-1的DSSC電池(備註9)

 

WSR/JISFC車賽，雨天中的太陽誘電Aten-1 (備註11)

 

太陽誘電CEATEC Japan 2008展中的Aten-1 (備註12)

 

太陽誘電超薄LIC-DSSC(2009) (備註13)

 

太陽誘電超薄LIC-DSSC(2009)解說海報(備註13)

 

太陽誘電超薄LIC-DSSC(2010)與解說海報(備註14)

 

CEATEC展中太陽誘電攤位與DSSC(備註14)

 

太陽誘電Compact Disc圓板狀DSSC(2011) (備註15)

 

CEATEC 2011展中太陽誘的DSSC (備註16)

 

CEATEC 2012展中太陽誘電攤位與DSSC(備註17)

 

 

備註：

1.太陽誘電株式會社(Taiyo Yuden Co., Ltd.)  https://www.yuden.co.jp/jp/

2.Full-plastic CD-R type DSC (prototype)，CEATEC 2007, Tokyo International Exhibition Center，Date: 2008.10.2nd

http://kuroppe.tagen.tohoku.ac.jp/~dsc/CEATEC2007/DSCF4306s.jpg

http://kuroppe.tagen.tohoku.ac.jp/~dsc/CEATEC2007/DSCF4307s.jpg

3.???半減?太陽電池參入 TDK•太陽誘電 ????使??　10年?製品化 薄?曲??用途擴大, 日本經濟新聞11面, 2008.1.5

4.World Solar Car Rally (WSR) , Akita, 2008.7.26-28

???????????「???????????????/全日本?生????＆FC???????????

5.野澤哲生, 太陽誘電 色素增感型太陽電池????????????初參戰, 日經BP社, 2008.07.25   http://techon.nikkeibp.co.jp/article/NEWS/20080724/155376/

太陽誘電，色素?感型太陽電池????????????初??，WSR???加??????利用??太陽電池???。

6.?????株式會社(ESPEC Corp.)  http://www.espec.co.jp/index.html

7.株式會社???(MITSUBA Corporation)  http://www.mitsuba.co.jp/

8.野澤哲生, 續報 一部?單結晶Si型車?上回?中間順位 耐久性??課題?, 日經BP社, 2008.07.28

9.http://kuroppe.tagen.tohoku.ac.jp/~dsc/WSR2008/20080726/DSC03431s.jpg

http://kuroppe.tagen.tohoku.ac.jp/~dsc/WSR2008/20080725/DSC03116s.jpg

http://kuroppe.tagen.tohoku.ac.jp/~dsc/WSR2008/20080727/DSC03470s.jpg

http://kuroppe.tagen.tohoku.ac.jp/~dsc/WSR2008/20080725/DSC03203s.jpg

10. moonlight3.exblog.jp

http://moonlight3.exblog.jp/tags/%EF%BC%A1%EF%BD%94%EF%BD%85%EF%BD%8E-1/

11. 野澤哲生, 續報3，??????????3日目?大雨，色素?感型?人工衛星用太陽電池?差縮??

土砂降??雨?中?走?太陽誘電??????苦?部???????「Aten-1」 

http://techon.nikkeibp.co.jp/article/NEWS/20080729/155674/?SS=imgview&FD=-548214060

12.Film type DSC Solar Car, CEATEC 2008, Tokyo International Exhibition Center, 2008.9.30th

13.色素?感太陽電池?薄型??????????????組?合???充電器、太陽誘電?展示，2009年10月9日付 EETIMES Japan

木村雅秀，太陽誘電，色素?感型太陽電池?Li??????????組?合???充電???????演，日?????????，2009/10/06

http://techon.nikkeibp.co.jp/article/NEWS/20091006/176097/?ST=PV

http://techon.nikkeibp.co.jp/article/NEWS/20091006/176097/?SS=imgview&FD=2606633

http://kuroppe.tagen.tohoku.ac.jp/~dsc/CEATEC2009/DSC05853s.jpg

http://kuroppe.tagen.tohoku.ac.jp/~dsc/CEATEC2009/DSC05857s.jpg

14. 河合基伸，太陽誘電?色素?感型太陽電池，低???化?安全性向上??現，日?????????， 2010/10/07

http://techon.nikkeibp.co.jp/article/NEWS/20101007/186298/?d=1474342676111

http://kuroppe.tagen.tohoku.ac.jp/~dsc/CEATEC2010/DSC08024s.jpg

http://kuroppe.tagen.tohoku.ac.jp/~dsc/CEATEC2010/DSC08010s.jpg

15.「CD-ROM？、??太陽電池??」、太陽誘電?CD形??色素?感型太陽電池，野澤哲生，日?????????，2011/10/05

http://techon.nikkeibp.co.jp/article/NEWS/20111005/199012/?ST=PV&rt=nocnt

16. http://kuroppe.tagen.tohoku.ac.jp/~dsc/img/20111205/DSC00711s.jpg

http://kuroppe.tagen.tohoku.ac.jp/~dsc/img/20111205/DSC00722s.jpg

17. http://kuroppe.tagen.tohoku.ac.jp/~dsc/CEATEC2012/DSC01909s.jpg

http://kuroppe.tagen.tohoku.ac.jp/~dsc/CEATEC2012/DSC01911s.jpg

http://kuroppe.tagen.tohoku.ac.jp/~dsc/CEATEC2012/DSC01913s.jpg