福井工業大学 工学部 環境生命化学科 城田 教授 田中 教授 原 准教授 梅田 助手

Slides:



Advertisements
Similar presentations
基礎セミ第7章 (1-4) 偏光のしくみと応用 12T5094E 龍吟. 目次 光の偏光とは? 複屈折とは? 偏光を作り出すもの (偏光プリズム、偏光板、位相板)
Advertisements

模型を用いたジェットコターの 力学的原理の検討 06522 住友美香 06534 秦野夏希. 平成22年度 卒業研究発表 山田研究室 研究目的 ジェットコースターのコースは、どのような計算に 基づいて作られているのか、研究を通じて理解し、 計算を用いた模型製作を行う。
蓄電のひみつ 小学校6年 電気の利用 授業2ー 3. 電気はためることができる 手回し発電機を回す回数を増やすと、 ためられる電気の量は増える ためられる電気の量には限りがある 1学習のふりかえりと今日の授業 コンデンサーは どこで使用されているのか探ろ う (C) 一般社団法人 日本電機工業会 本資料の無断での引用・転載・複製を禁.
磁歪素子を用いた3軸球面モータの 駆動原理と特性評価
光エネルギ・太陽電池 原理 と 現状 平成19年度 エネルギー変換工学 第4回 2007S04 亀山 尊寛 2007S12辻 和弥
光の回折 鳥取工業高等学校 足利裕人.
教員免許更新講習 色素増感太陽電池 東京理科大学 理学部 物理学科  川村研究室 2015/07/31@理科大.
科学のおもしろさの中から省エネを考えよう!
5 LED回路 センシング演習基礎(2S) センシング基礎演習(第5回) LED回路 (担当 高橋)
較正用軟X線発生装置のX線強度変化とスペクトル変化
物理システム工学科3年次 物性工学概論 第火曜1限0035教室 第6回 光電変換
       光の種類 理工学部物理科学科 07232034 平方 章弘.
将来の太陽電池の廃棄量の 予測と処理について
市民とともに学ぶ色素増感太陽電池 川村康文,田山朋子,兒玉明典 Journal of the Japan Institute of Energy(2012) 東京理科大学 川村研究室 石黒 貴裕.
効率を改善 人工系に接続 CO2還元 ATP生成 低効率 高効率.
学年 名列 名前 福井工業大学 工学部 環境生命化学科 原 道寛 名列____ 氏名________
学年 名列 名前 福井工業大学 工学部 環境生命化学科 原 道寛 名列____ 氏名________
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
御国の光の作り方 明治大学2年 星野浩樹.
色素増感太陽電池を作って 発電実験をしてみよう
福井工業大学 工学部 環境・生命未来工学科 准教授 原 道寛
本時の目標 エネルギーを有効に活用するにはエネルギー変換効率を髙める必要があることを知る。
固体電解コンデンサの耐電圧と漏れ電流 -アノード酸化皮膜の表面欠陥とカソード材料の接触界面-
磁歪式振動発電の 高出力化と発電床への応用
電池の化学 電池とは化学反応によってエネルギーを 直接に(直流)電力に変換する装置 どんな化学反応か? 酸化還元反応 電流が 流れる 電流が
3.8 m望遠鏡主鏡エッジセンサ 開発進捗 京都大学 理学研究科 M2 河端 洋人.
京大岡山3.8 m望遠鏡計画: 分割主鏡制御エッジセンサの開発
有機EL材料を用いた 新しいシンチレーターの開発
Thanks to Klaus Lips, Prof. Thomas Moore
色素増感太陽電池を作って 発電実験をしてみよう ーSPPでの授業実践を通してー
担当: 松田 祐司 教授, 寺嶋 孝仁 教授, 笠原 裕一 准教授, 笠原 成 助教
Multi-Pixel Photon Counter(MPPC)の開発
電界効果トランジスタの静特性 FET(Field Effective Transistor)とは 電圧制御型の能動素子
第8回(山本晴彦) 光学的計測法による植物の生育診断
分光筒で 省エネハウスを考える! 1.
佐藤勝昭研究室 OB会2003年11月22日  磁性MOD班.
新型光検出器MPPCと その読み出しエレクトロニクスの開発
メインストリート 掲示板改造大作戦 大学会館
MOAデータベースを用いた 超長周期変光星の解析
放射光実験施設での散乱X線測定と EGS5シミュレーションとの比較
生物情報計測学 第7回 植物の生育・水分状態の計測.
プラズモン共鳴を用いたC-dot-Ag ナノ粒子-シリカコンポジット 薄膜蛍光増強
担当: 松田祐司 教授, 笠原裕一 准教授, 笠原成 助教
研究課題名 研究背景・目的 有機エレクトロニクス材料物質の基礎電子物性の理解 2. 理論 3. 計算方法、プログラムの現状
2008年ノーベル化学賞について.
光スイッチングデバイス.
宇宙線ミューオンによる チェレンコフ輻射の検出
Panasonic Center 東京 エコアイディアWS
超低コスト型色素増感太陽電池 非白金対極を使用 色素増感太陽電池 Dye-sensitized solar cells (DSSCs)
電気分解の原理.
CCDカメラST-9Eの      測光精密評価  和歌山大学 教育学部           自然環境教育課程 地球環境プログラム 天文学専攻 07543031   山口卓也  
文化財のデジタル保存のための 偏光を用いた透明物体形状計測手法
偏光X線の発生過程と その検出法 2004年7月28日 コロキウム 小野健一.
ウェットプロセスによる光学薄膜の応用 Eco ~反射防止膜~ 研究背景 反射防止膜の原理 交互積層法とは・・・ n0 nl ng λ/4n1
生物情報計測学 第6回 植物の栄養状態の計測と診断.
プラズモニック構造付シリコン光検出器のHPC援用設計に関する研究
ねらい わたしたちが利用している電源の種類を知り、どのように使い分ければよいかを考える。
色素増感太陽電池を作って発電実験をしてみよう ーSPPでの授業実践を通してー 川村 康文 「遺伝 2005年11月号」掲載
電子システム専攻2年 遠藤圭斗 指導教官 木下祥次 教授
マイクロ波生成プラズマの分光測定 環境計測 高橋 順三.
3.建築材料の密度 密度の支配因子 原子量 原子の配列状態 一般的に原子量(原子番号)が大きいほど、密度は大きい
Scratch Shield バスタブ復活コーティングシステム ㈱ハネリューコーポレーション.
My thesis work     5/12 植木             卒論題目 楕円偏光照射による不斉合成の ためのHiSOR-BL4の光源性能評価.
宮本 八太郎(日大、理化学研究所) 三原 建弘、桜井 郁也、小浜 光洋(理化学研究所)
ガスセンサーの製作 [応用物理研究室] [藤井新太郎]
Au蒸着による酸化物熱電変換素子の内部抵抗低減化効果
生体分子解析学 機器分析 分光学 X線結晶構造解析 質量分析 熱分析 その他機器分析.
TES型カロリメータのX線照射実験 宇宙物理実験研究室 新井 秀実.
絶縁体を電気が流れる磁石に ―情報記憶容量の大幅向上に新たな道― 北海道大学 電子科学研究所 教授 太田裕道 POINT
シンチレーションファイバーを 用いた宇宙線の観測
Presentation transcript:

福井工業大学 工学部 環境生命化学科 城田 教授 田中 教授 原 准教授 梅田 助手 色素増感太陽電池の 科学実験教室 福井工業大学 工学部 環境生命化学科 城田 教授 田中 教授 原 准教授 梅田 助手

地域貢献活動 環境生命化学科

環境生命のイベント参加者 年間千名以上の参加者 地域貢献活動 環境生命化学科 環境生命のイベント参加者 年間千名以上の参加者 HIKARIの世界:小ネタ集 マジックペン・フォトクロペン・偏光板・回折格子 ナノ蛍光材料を用いた実験 混ぜて白色光を作ろう(色や光の三原色) 色素増感太陽電池 -プロペラの回転数バトルー FUT科学実験キャラバン隊 どんぶりを浮かせたり・液体窒素で凍らせたり ダイラタンシー 液体の上を歩こう 世界で一つだけのとんぼ玉 ガラス細工体験ー

今日のメニュー 環境生命化学科 地域貢献での内容の紹介 色素増感太陽電池とは? 色素増感太陽電池の作製&見学 質問タイム

太陽電池(光)を 5歳から60代まで 出前講義している例 地域貢献での内容の紹介 環境生命化学科 太陽電池(光)を 5歳から60代まで 出前講義している例

はじめに 環境生命化学科 紫外線で、○○を光らせる。 身近な例 布ガムテープが光る 氷砂糖が光る 色を変える。

マジックペンの秘密 環境生命化学科

偏光板実験 環境生命化学科 袋から黒いフィルムを1枚とりだす。 偏光板を 通して、先生をみる 見えますか? 回転して、見えるようにしてね。

マジックフィルムのひみつ 環境生命化学科

回折格子の実験 環境生命化学科 袋から透明フィルムをとりだす。 フィルムを 通してみる 何が見えますか? いろいろな照明を見てね。

太陽光の分光 環境生命化学科 白色光 7色 出典: フリー百科事典『ウィキペディア(Wikipedia)』

光の三原色 環境生命化学科 R G B

赤色のフィルムをかざすと 何色が残るでしょう。(何色でもよい) 環境生命化学科 赤色のフィルムをかざすと 何色が残るでしょう。(何色でもよい) R Red G Green B Blue

環境生命化学科 マジックフィルムのひみつ R Red G Green B Blue

マジックフィルムのひみつ 環境生命化学科 青色光の透過 緑色光の透過 赤色光 透過 光の透過 透過する光 吸収

生かされているところ 環境生命化学科 TV ディスプレイ 照明 メモリ

次世代型太陽電池の現状 効率化(追尾型)・省原料化(薄膜化)・新原料開発(新プロセス) 次世代結晶シリコン太陽電池 18% 次世代結晶シリコン太陽電池 18% 高効率化(光閉じ込め)・生産性向上(多数枚処理)・多様化(シースルー型) 薄膜シリコン太陽電池 15% CdTe材料:コスト安で、欧米で盛であるが、日本では公害の問題で不透明 薄膜化合物型太陽電池 19% InGaP/InGaAs/Ge 3接合太陽電池 「GeやGa」がコスト高 集光型太陽電池 39% 色素増感太陽電池 20年の歴史 有機薄膜太陽電池 C60誘導体を用いた約6%が実現 ← FUTでも研究中 有機系太陽電池 11% 大同メタル http://www.aibsc.jp/ASJ/business/kagaku/200404-00260.HTM

無機の太陽電池(シリコン) 硬い 重い!! 環境生命化学科 www.greenfund.co.jp/equipment1.html www.kigyoukyoku-tokushima.jp/ps_soukan.html http://www1.infoc.nedo.go.jp/kaisetsu/egy/ey05/ey05_p.html

有機太陽電池 今までの太陽電池とは違う!! 柔軟性(フレキシブル) 環境生命化学科 www.greenfund.co.jp/equipment1.html www.kigyoukyoku-tokushima.jp/ps_soukan.html http://www1.infoc.nedo.go.jp/kaisetsu/egy/ey05/ey05_p.html

有機太陽電池 今までの太陽電池とは違う!! 軽い!! 環境生命化学科 福井工業大学 軽い!! http://www.kasaya.com/beach/parasol.htm

環境生命化学科 有機太陽電池 カラフル シースルー 曲げられる 軽量 安い

環境生命化学科 無機太陽電池 Today 色素増感太陽電池 Future 有機太陽電池

環境生命化学科 色素増感太陽電池 光合成型太陽電池 別名 カラフル太陽電池

色素増感太陽電池の歴史 湿式の太陽電池 歴史 期待 環境生命化学科 酸化物半導体+可視光を吸収する色素分子+レドックスイオンを含む電解液を用いて発電 歴史 1970年代 研究行われている 1991年 Gratzel(スイス)変換効率 7% これを機会に盛んに!! 現在 変換効率 11%以上 固体化へ(変換効率 5%程度) 期待 真空プロセスを必要とせず、低コストで期待!! 透明な太陽電池(シースルー)、カラフル アイシン精機(株) http://www.aisin.co.jp/news/d00139.html

色素増感太陽電池とは? 環境生命化学科 シリコン太陽電池に比べて、材料が安価&製法も容易 発電のメカニズムが植物の行う光合成の原理に似ている 構造はガラスに導電膜をつけた導電性ガラス板を2枚。 ガラス板の導電面には、TiO2をコーティング 太陽光を吸収させるために色素を吸着 TiO2のコーティングは表面積を大きくし、色素吸着のため多孔質状態 1枚のガラス板の導電面には白金を蒸着 二枚のガラス板の間に電解液(ヨウ素溶液など)を封入。

環境生命化学科 色素増感太陽電池をつくろう 作製方法

環境生命化学科 色素増感太陽電池をつくろう 作製方法 - +

アントシアニジン Anthocyanidine 色素増感太陽電池の色々な色素 環境生命化学科 フィトクロリン Phytochlorin クルクミン Curcumin アントシアニジン Anthocyanidine ルテニウム N3色素

環境生命化学科

色素増感太陽電池のしくみ e - I - e - e - I - 3 TiO2+色素 白金または黒鉛 導電性ガラス ・プラスチック(正極) 導電性ガラス・プラスチック(負極)

21世紀は光の時代 太陽電池 レーザー光医療 光通信 光メモリー 有機EL プラスチック太陽電池 あかり 建築 ビル内野菜栽培(LED)

では実際に、 作製してみてください。 パワーポイントのデータは http://www.haralab.com/ にて公開中 御清聴ありがとうございました では実際に、 作製してみてください。 パワーポイントのデータは http://www.haralab.com/ にて公開中 福井工業大学 環境生命化学科

Ru(Ⅱ)錯体  (N3色素) cis-di(thiocyanato)-bis(2,2’-bipyridyl-4,4’-dicarboxylic acid)-ruthenium(Ⅱ)

ハイビスカス 赤色色素 (Anthocyanidine) 配糖体として存在

AMについて 大気の厚さ AM1.5(入射角42度) AM0(大気圏外の太陽光スペクトルはエアマス0) 地表面 太陽 AM0(大気圏外の太陽光スペクトルはエアマス0) 大気圏外の太陽光スペクトルはエアマス0とし、太陽が垂直に入射するところをエアマス1とする。そうすると、赤道付近がエアマス1となり、北緯35°の日本では、太陽光が通る大気の厚さを考慮し、日本では平均的なエアマスとして1.5を使用している。   AM1(太陽光が垂直に入射する時のエアマス)

ITO/PEDOT:PSS/TPD(50 nm)/C60(50 nm)/LiF(0.1 nm)/Al(150 nm)素子 TPD /C60系光電変換素子のJ-V特性 Voc Jsc ITO/PEDOT:PSS/TPD(50 nm)/C60(50 nm)/LiF(0.1 nm)/Al(150 nm)素子の暗黒下と擬似太陽光照射下でのJ-V特性を示す。 ITO/PEDOT:PSS/TPD(50 nm)/C60(50 nm)/LiF(0.1 nm)/Al(150 nm)素子

性能評価 I0:入射光強度=100 [mW cm-2] Vmax×Jmax 曲線因子 (Fill Factor) FF = Voc×Jsc 光電流密度 J [mA cm-2] Voc Jsc Jmax Vmax Pmax 性能評価 電圧V [V] Voc :開放端電圧 [V]    (open-circuit voltage) Jsc :短絡光電流密度 [mA cm-2]    (short-circuit current density ) Pmax:最適動作点 (maximum power point) Vmax:最適動作電圧 [V] Jmax :最適動作光電流密度 [mA cm-2] I0:入射光強度=100 [mW cm-2] Vmax×Jmax 曲線因子 (Fill Factor) FF = 太陽電池は電力を供給するための物であるから負荷を与えて使用する 測定では装置を用いるが普通は電卓であったり モーターだったりする。 負荷抵抗を変化させたときのJ-V特性は図のようになる。 抵抗値がゼロの時の電流が短絡電流密度(Jsc)であり 抵抗が無限大の時の電圧が開放端 電圧(Voc)である。 仕事率はW=IVであるからI-V特性曲線のIとVの積が太陽電池の出力となる。(ここでは、cm2換算になおしたJscを用いている。) この出力が最大になる電流と電圧の組み合わせを太 陽電池の最適(最大)動作点と呼び、 出力が最大になるように負荷抵抗を選ぶことを整合をとるという。????????? このときに太陽電池の性能が最大限に発揮されることになる。???????????? 太陽電池にはむやみに負荷をつなげるのではなく、うまく整合を取ることが重要である。最大動作点での電圧をVmax電流密度をImaxとし、入射光の総エネルギーをPintとすると????????????????? 太陽電池の効率はη=Vmax Jmax /Pintとなる。???????????? Voc×Jsc Jsc×Voc×FF Vmax×Jmax 変換効率 η (%) = ×100 = ×100 I0 I0

質問タイム