英弘精機株式会社 > 太陽光発電 > 製品情報 > 色素増感太陽電池評価装置 PSL-100

色素増感太陽電池評価装置 PSL-100

従来、色素増感太陽電池(DSC)に用いる材料を開発するうえでの評価は、”太陽電池”として組み上げた際の電気的性能からおこなわれることが主でした。

太陽電池の変換効率を向上させるためには短絡電流(Isc),開放電圧(Voc)を向上させる必要があり、特にDSCでは電池内部の電子移動特性がこれら性能向上に深く寄与することが知られています。

もしDSC多孔質電極内部の電子移動過程を調べることができれば、より詳しく材料の開発指針を得ることができ、開発過程を促進することができます。

電子寿命拡散測定装置”PSL-100″は、SLIM-PCV(Stepped Light-induced Transient Measurements of Photocurrent and Voltage)法の測定理論に基づきサンプルセルレベルにおけるDSCの電子移動特性、”電子拡散係数(D)”及び”電子寿命(τ)”を測定します。

太陽電池を構成する材料や作製プロセスの差異に応じて電子拡散係数及び電子寿命傾向の違いを調べることができますので、より詳細かつ効率的な研究を行うことができます。

特徴

  • 電子寿命・電子拡散・電子密度・I-Vカーブ測定
  • 色素増感太陽電池(DSC)評価に新装置登場!
  • 材料の開発指針が得られるので開発過程の促進に
2040

電子拡散係数

電子が再結合するまでに移動することのできる距離。 すなわちこの距離が膜厚より短ければ、全ての光電子を取り出すことができない。電子拡散長は電子拡散係数(D)と電子寿命(τ)を用いて、

L(電子拡散長)=√D・τ

と表すことができる。

電子拡散係数

酸化チタン中での電子の移動度を表している。

psl-100_ps01

 

電子寿命

酸化チタンに注入された電子が色素やI3-へ再結合するまでの時間である PSL-100の測定例 色素増感太陽電池(DSSC)の電圧応答の測定例
光強度が下がるにつれ、電圧応答遅くなる。すなわち電子寿命が長くなる

psl-100_ps02

電子密度

色素増感太陽電池(DSSC)内に溜まった電荷を測定する。

psl-100_ps03

 

PSL-100での特徴といえる4つの解析グラフ

電子拡散係数と短絡電流の相対

電子拡散係数と短絡電流の相対

電子寿命と短絡電流の相対

電子寿命と短絡電流の相対

 

電子密度と電子寿命の相対

電子密度と電子寿命の相対

電子密度と開放電圧の相対

電子密度と開放電圧の相対

励起光源波長オプション

psl100-レーザー部

近年、DSCの研究 開発では様々な色素が用いられるようになり、測定に用いられる励起光源波長のニーズも多様化してきました。PSL-100ではこれらニーズにお応えするた め、標準の”660nm波長レーザ”に加え、より短波長側となる”473nm波長レーザ”をオプションとして新たにご用意致しました。今まで660nm波 長域での励起が不安定で測定を諦めていたようなセルなど、是非お試しください。

下図は”660nm”,”473nm”双方の励起波長域に吸収を持つ色素をTiO2電極に吸着させたDSCセルの測定結果例です。 半導体電極の吸光度が小さい場合、測定にどちらの光源を用いても同様の電子移動特性が得られることが判ります。*3 このことは、励起光源波長の異なるデータ間であっても、同じ励起密度(電子密度)による相対比較評価が可能であることを現します。

psl100-fig-08psl100-fig-09

*3)小川潤一,西川賢,長谷川壽一,森正悟 Electrochemistry,80(11), 1-5(2012) (in press) データ取得協力:信州大学繊維学部 材料化学工学課程 森研究室

レーザ操作性の向上

psl100l

半導体レーザを操作するうえでの”安全性”の向上及び”煩雑さ”を解消するため、レーザ操作管理機”PSL-100L”を標準搭載しました。本機は複数の半導体レーザ切替機能に加え、クラス3Bレーザの取り扱いに関し安全性を高める以下の機能を有しています。   ・レーザ発光警告:レーザ光照射中は赤色ランプ点灯で状態を示します   ・減光装置:光学ベンチの前扉を開けるとレーザ光強度を強制減光します   ・キー制御装置:ユーザーキーによりレーザ管理者の特定ができます   ・非常停止装置:外部インタロック制御によりレーザ光の非常停止が可能です

 

仕様

一般仕様
設置条件 屋内使用
周囲温度 +10℃ ~ +40℃
湿度 70%以下(但し、結露のないこと)

PSL-100-M 計測装置本体

一般仕様
供給電源 AC 100[V] ±10%
周波数範囲 50[Hz]/60[Hz]
消費電力 25[VA] 以下
ウォームアップラン 30分 以上
外形寸法 480(W)×200(H)×350(D)[mm]
※但し、把手部及びゴム足部を除く
重量 10[kg]
計測部仕様
電子拡散係数測定
計測方式 電流計測(電流/電圧変換)
変換比 1.0000[mA] / 1.0000[V]
計測可能範囲 -0.3000[mA] ~ +1.2000[mA]
A/D変換レート 1:1
数値データ誤差 ±0.005[mA]
電子寿命測定
計測方式 電圧計測
入力インピーダンス 109[Ω] 以上
計測可能範囲 -0.3000[V] ~ +1.2000[V]
A/D変換レート 1:1
数値データ誤差 ±0.005[V] 以内
電子密度測定
I-Vカーブ測定
I-Vカーブ測定
制御方式 リソースバイアス方式
制御出力インピーダンス 20[Ω] 以下
制御出力設定範囲 -0.3000[V] ~ +1.2000[V]
制御出力設定分解能 0.0001[V]
制御出力設定誤差 ±0.005[V]
電圧計測部
計測方式 電圧計測
入力インピーダンス 109[Ω] 以上
電圧計測変換比 1:1
電圧計測可能範囲 -0.3000[V] ~ +1.2000[V]
A/D変換レート 1:1
数値データ誤差 ±0.005[V] 以内
電流計測部
計測方式 電流計測(電流/電圧変換)
計測レンジ 4レンジ(100mA,10mA,1mA,100μA)
変換比 電流レンジフルスケール / 1.0000[V]
計測可能範囲 100mAレンジ時 :-30.000[mA]~+100.00[mA]
10mAレンジ時:-3.0000[mA]~+10.000[mA]
1mAレンジ時:-0.3000[mA]~+1.0000[mA]
100μAレンジ時:-30.000[μA]~+100.00[μA]
A/D変換レート 1:1
数値データ誤差 100mAレンジ時:±1.0[mA] 以内
10mAレンジ時 :±0.05[mA] 以内
1mAレンジ時:±0.005[mA] 以内
100μAレンジ時:±0.5[μA] 以内
通信仕様
通信方式 シリアル通信方式
通信ポート USBポート 又は RS-232Cポート ※USBポートを推奨
通信速度 19200bps

 PSL-100-O 光学ベンチ

一般仕様
外形寸法 804(W)×310(H)×305(D)[mm]
※但し、据付け足部を除く
重量 50[kg]
光学部品(主要部品)
レーザー仕様
使用レーザー MLX-D12-640-30 キコー技研社製
JIS安全クラス 3B
光学レンズ部 φ6.4 非球面ガラスレンズ
レーザー光波長 660[nm] ±10[nm]
平凸レンズ仕様
仕様レンズ SLB-30-60P シグマ光機社製
外形 φ30[mm] +0~-0.1[mm]
焦点距離 60[mm] ±1%

PSL-100-L レーザ操作管理機

一般仕様
外形寸法 53(W)×84(H)×280(D)[mm]
※但し、ゴム脚部を除く
重量 3.0[kg]
供給電源 AC100V ±10% 又は AC200V ±10%
周波数範囲 50Hz / 60Hz
消費電力 6.3VA以下
ウォームアップラン 30分以上

PSL-100 ソフトウェア

動作環境
OS Microsoft®Windows 7 Professional 正規版
Microsoft®Windows 7 Home Premium 正規版 
Microsoft®Windows XP Professional Edition 正規版
Microsoft®Windows XP Home Edition 正規版
※Windows 7 Home Premium 正規版を推奨
ハードディスク容量 10GB以上の空き容量
メモリ 2GB以上
画面解像度 1280×1024ピクセル
外部インターフェイス USBポート ×1 以上
アプリケーション
測定項目 電子拡散係数(D)測定 
電子寿命(τ)測定 
電子密度(n)測定 
I-Vカーブ測定
データ解析 データテーブル作成 
解析プロット図描画 
・短絡電流密度 vs 電子拡散係数測定 
・短絡電流密度 vs 電子寿命 
・電子密度 vs 電子寿命・電子密度 vs 開放電圧

外観

2040

ダウンロード

関連ページ

本製品のカテゴリー:

お気軽にお問い合わせください
お問い合わせ

お問い合わせ・ご相談

  • メールマガジンのご登録
  • 修理・サポート

イベント情報

© 2017 EKO Instruments