いまを一声に託す ③

彦根藩二代当主である井伊直孝公をお寺の門前で手招き雷雨から救っ
たと伝えられる"招き猫"と、井伊軍団のシンボルとも言える赤備え。
（戦国時代の軍団編成の一種で、あらゆる武具を朱塗りにした部隊編
のこと）の兜（かぶと）を合体させて生まれたキャラクタ。愛称「ひ
こにゃん」

【再エネ革命渦論 060: アフターコロナ時代 259】
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コンパクトでスマートでタフな①光電変換素子と②蓄電池及び③水電
解に④水素系燃料電池、あるいは⑤光触媒由来有機化合物合成と完璧
なシステムが実現し社会に配置されようとしている。誰がこれを具体
的に想定しただろうか。その旗手に常に日本や世界の若者達の活躍が
あった。
● 技術的特異点でエンドレス・サーフィング
　　再生可能エネルギー革命 ➢ 2030 60

✺　ヒドロキサム酸の前吸着による増感型太陽電池の高効率化
スイス連邦工科大学ローザンヌ校（EPFL が色素増感太陽電池の新しい
効率記録を樹立。同研究グループは、直射日光下で 15％の効率、周囲
光条件下で最大30％の効率を報告。重要な成果は、光スペクトル全体
を吸収できる光増感剤材料の新しい組み合わせの開発。

図１．BPHA、LEG4、およびディエナモブルーの分子構造

メソスコピック色素増感太陽電池 (DSC) の歴史は、1990 年代にさか
のぼり、スイスのローザンヌ工科大学の研究者より実証されてきた。
それ以来、それらは「Grätzelセル」として認知されるようになるが、
今週、Grätzelらの研究グループが新たな成果を公表。このグループ
は直射日光下で15％を超える効率を持つ色素増感太陽電池を作製、さ
まざまな周囲光条件下で最大 30％の効率を達成（成果ははNature誌に
掲載済➲「ヒドロキサム酸の前吸着が共増感太陽電池の効率を高め
る」※１）。このプレスリリースで、同グループは、色素増感太陽電
池が光増感剤を介して光を電気に変換し、これらの色素化合物は光を
吸収し、電子を酸化物ナノ結晶の配列に注入し電流収集。光増感剤は、
レドックス活性電解質または固体電荷輸送材料でナノ結晶メソポーラ
ス二酸化チタン膜の表面に飽和され付着。全体設計は、電子を光増感
剤からデバイスやストレージユニットなどの電気出力に移動させるこ
とで電流生成を目的とする。最新成果は、光増感剤やその他のコンポ
ーネントの進歩に帰着する。効率改善する鍵は、電荷の生成に有利な
二酸化チタンナノ粒子フィルムの表面上の色素分子の配置を理解し、
制御する。その１つの方法は共増感。これは、相補的な光吸収を持つ
２つ以上の異なる色素を使用して太陽電池を製造する化学製造アプロ
ーチにある。染料の組み合わせのアプローチで新率記録を達成、組み
合わせた色素を利用して、光スペクトルの大部分を吸収できるセルを
開発。高い光吸収と変換効率を達成できる色素の適切な組み合わせを
見つけることは、分子設計、合成、およびスクリーニングの長いプロ
セスを必要とするグループの重要な課題であった。

ヒドロキサム酸誘導体の単層をナノ結晶メソポーラス二酸化チタンの
表面に事前吸着させる技術を開発することにより、新たに開発された
２つの光増感色素分子の組み合わせの改善に成功する。これにより、
２つの増感剤の吸着が遅くなり、二酸化チタン表面に整然と密集した
増感剤層を形成。このアプローチを使用し、①標準的な「１つの太陽
」照明の下で 15.2％の効率を持つ色素増感太陽電池を実証。②セルは、
５００時間以上の動作安定性も実証。③また、さまざまな光強度でセ
ルをテストしたところ、周囲光条件下で最大 30.2％の効率性能に向
上。色素増感太陽電池は透明で、さまざまな色で簡単に製造できる。
典型的なアプリケーションには、天窓、温室、またはガラスのファサ
ードが含まれる。軽量で柔軟性があるため、携帯用電子機器での使用
にも適す。調査結果は、高性能DSCへの容易なアクセスへの道を開き、
環境光をエネルギー源として使用する低電力電子デバイスの電源およ
びバッテリー交換としてのアプリケーションに有望な見通しを提供す
る。

【関連情報】
１．原題：Hydroxamic acid preadsorption raises efficiency of cosensitized
　　solar cells. Nature (2022). https://doi.org/10.1038/s41586-022-05460-z