研究開発された技術紹介

色素増感太陽電池の生産要素として、希少金属フリーかつ高効率・高耐久性の有機増感色素を低コストで量的に安定に市場へ供給する製品化技術を開発する。しかし、この有機増感色素の合成は多くのステップからなるため、従来のバッチ合成では品質と収率、コストの問題から製品化が難しく、本事業では高選択率・高収率かつ迅速反応、低排出物なる高温高圧水マイクロリアクターを実用化した連続化学合成プロセスを開発して製品化する

・高温高圧水マイクロリアクター装置の最適合成手法を確立
‐高温高圧水マイクロリアクター装置の運転条件の最適化を図り、カップリング反応の2～4段階目までの最適合成手法を確立
・ボロン酸エステル合成装置を開発し、収率90%以上を実現
‐連続合成によるボロン酸エステルの合成手法を確立
‐ボロン酸エステルの収率を改善するプロセスを開発し、ボロン酸エステルの収率を現状の50%から90%以上とすることができた
・連続精製装置を開発し、精製工程でのE-ファクター80以下を達成
‐連続抽出装置の設計と製作を実施し、抽出から濃縮・原料回収までの操作を連続自動化するシステムを完成
‐精製工程でのE－ファクターを80以下とすることができた
・化学合成プラントの最適化を図り、有機増感色素純度99.0%以上を実現
‐太陽電池セルの高変換効率と高耐久性を発揮する有機増感色素の純度を99.0%以上とするプロセスを完成
‐製造コストに影響を及ぼすボロン酸エステルをベースとした全体収率を73%とすることができた(現状のバッチ式合成法では全体収率は14%)
‐色素増感太陽電池用有機色素を1kg/月以上製造可能なプロセスを確立
‐全体の合成工程でE－ファクターを100以下とすることができた

・特許:「高温高圧クロスカップリング」(特願2011-180854)
・学会発表:杉村理恵「高温高圧水-マイクロリアクターを用いた鈴木カップリング反応」(H23.3)、橋爪隆「高温高圧水-マイクロリアクターを用いた化学合成プロセスの開発」(H24.9)

開発した高温高圧マイクロリアクターでのクロスカップリング技術により、C-Cカップリング反応の飛躍的時間短縮および連続化が実現できる可能性がある。

・H24年度色素事業化開始、確立した当工業化プロセスをH27年度から適用予定
・販売実績あり(色素増感太陽電池の複数のモジュールメーカーに色素を販売)

・低コスト化→製造期間が大幅に短縮され、量産化した色素増感太陽電池用色素の生産コストは従来バッチ生産方式に対し1/3以下が達成できる
・安定供給→開発した化学合成プロセスでは色素増感太陽電池用色素を1kg/月以上の安定供給ができる

・当該技術を用いた色素増感太陽電池の効率的生産プロセスの目途は付けたが、色素増感太陽電池市場が想定したほど拡大せず、川下ユーザーでの評価も進まなかったため、当該プロセスを活用した材料販売は現在中断しており、技術も活用されていない。