色素増感太陽電池におけるフィルム 電極の2.45GHzマイクロ波焼成

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1 色素増感太陽電池におけるフィルム 電極の2.45GHzマイクロ波焼成
2017/3/14 2005年4月2日　電気化学会第72回大会（熊本大学工学部） 色素増感太陽電池におけるフィルム 　電極の2.45GHzマイクロ波焼成 東北大学　多元物質科学研究所 　　　　　　　　 　　内田 聡

2 ■酸化チタン多孔膜の焼成 2.45GHz調理用電子レンジ 28GHz電磁波加熱焼結炉 1kW機：〜65,000円
2017/3/14 ■酸化チタン多孔膜の焼成 2.45GHz調理用電子レンジ 28GHz電磁波加熱焼結炉 1kW機：〜65,000円 10kW機：30,000,000円 3kW機：75,000,000円

3 使用機材 TOSHIBA 快速シェフ ER-A30S1 オーブングリルレンジ 従来機 500W 本機 500W
2017/3/14 使用機材 TOSHIBA 快速シェフ ER-A30S1 オーブングリルレンジ 発売日: 2001/06/16（生産終了品） ■新開発「ワイドパワーインバータ」搭載 ■ １０００Ｗ〜１００Ｗの連続出力を実現 　出力切替:1000W・600W・500W・200W・100W 1 KW 従来機 500W 時間 本機 500W 500W 時間

4 導電性ガラスを電子レンジで加熱すると、、、
2017/3/14 導電性ガラスを電子レンジで加熱すると、、、

5 導電性ガラスを電子レンジで 加熱すると、、、
2017/3/14 導電性ガラスを電子レンジで 加熱すると、、、

6 導電性フィルムを電子レンジで加熱すると、、、
2017/3/14 導電性フィルムを電子レンジで加熱すると、、、

7 2017/3/14 マイクロ波照射後の表面観察 ×40 ITO / PET film Quartz (t=5) before after

8 放電防止対策と結果 プラズマ放電 コロナ放電 アーク放電 バリア放電 ■試料面をガラス板で遮蔽→着火 ■真空下でマイクロ波照射→着火
2017/3/14 放電防止対策と結果 ■試料面をガラス板で遮蔽→着火 ■真空下でマイクロ波照射→着火 プラズマ放電 コロナ放電 アーク放電 バリア放電

9 沿面放電？(Surface Discharge)
2017/3/14 沿面放電？(Surface Discharge) ■物質の表面を伝って電流が流れる形態の放電現象 　(1) 物質表面上を電子がホッピングしながら伝播する過程 　(2) 空気や物質表面と衝突して二次電子を放出する過程 　(3) 帯電した空気が電極に移動する過程等が同時に進行 　　 する総合的なプロセス 50 ns Surface Flashover Voltage 30 kV/cm

10 沿面距離の計算式 - g ■フラッシュオーバー電圧Ｖ[V] Kb＝73.6 (正極性インパルス) or 74.25 (負極性インパルス)
2017/3/14 沿面距離の計算式 g ■フラッシュオーバー電圧Ｖ[V] 　Kb＝73.6 (正極性インパルス) 　 or (負極性インパルス) 　C ＝固有容量 [F/m2] 　ｇ＝ギャップ長 [m] - ＋ ■固有容量Ｃ[F/m2] 　ε＝誘電率 [-] 　ａ＝誘電体の厚さ [m]

11 沿面距離の計算例 ■沿面距離を増してもフラッシュオーバー電圧は あまり上昇しない ■V＝1 kV と仮定すると、10 cm 以内に金属板が
2017/3/14 沿面距離の計算例 フラッシュオーバー電圧 / kV 沿面距離 / m ■沿面距離を増してもフラッシュオーバー電圧は 　あまり上昇しない ■V＝1 kV と仮定すると、10 cm 以内に金属板が 　あれば放電を防止できる

12 2017/3/14 放電防止材の検討 【ポイント】 ・金属板を下に敷く（導電面を向かい合わせる） ・マイクロ波は電極裏側より照射

13 各種金属板を敷設時の FTO ガラスの昇温特性
2017/3/14 各種金属板を敷設時の FTO ガラスの昇温特性

14 2017/3/14 放電防止材の検討 発泡 Ni 10 mm

15 2017/3/14 放電防止材の効果

16 2017/3/14 加熱プロファイル

17 2017/3/14 焼成電極の光電変換特性

18 まとめ ■発泡ニッケルシートによる放電防止 対策で、電子レンジによる酸化チタン 電極の焼成を実現した
2017/3/14 まとめ ■発泡ニッケルシートによる放電防止 　対策で、電子レンジによる酸化チタン 　電極の焼成を実現した ■実用条件は PET/ITO フィルムで 　0.5kW, 4min → 175℃に相当 VOC/V JSC/mA·cm-2 FF/- η/% Microwave oven, 1 kW, 2 min Microwave oven, 1 kW, 4 min Microwave oven, 0.5 kW, 2 min Microwave oven, 0.5 kW, 4 min Electric furnace, 100°C 25h

19 2017/3/14 御静聴ありがとうございました 謝辞