文字サイズ
標準
色の変更

サポイン技術紹介

  1. トップ
  2. サポイン技術検索
  3. カラフルで形状の自由度が高く、インテリア製品等にも利用可能な太陽電池用色素

複合・新機能材料

カラフルで形状の自由度が高く、インテリア製品等にも利用可能な太陽電池用色素

埼玉県

綜研化学株式会社

2021年2月19日更新

プロジェクトの基本情報

プロジェクト名 色素増感太陽電池用色素の化学合成プロセスの開発
基盤技術分野 複合・新機能材料
対象となる産業分野 環境・エネルギー、電池
産業分野でのニーズ対応 高効率化(同じ生産量に対するリソースの削減)、高効率化(工程短縮)、高効率化(生産性増加)、環境配慮、低コスト化
キーワード 色素増感、カップリング、高温高圧、マイクロリアクター
事業化状況 事業化に成功
事業実施年度 平成22年度~平成23年度

プロジェクトの詳細

事業概要

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

開発した技術のポイント
高温高圧水マイクロリアクター装置の写真

高温高圧水マイクロリアクターの実用化と高純度有機増感色素の化学合成プロセスの開発
・中間体の合成・精製時間を、従来のバッチ式リアクターに比べ6分の1に短縮
・原料の収率を改善するリアクターを開発。現状50%を90%以上とする
・精製工程でのE-ファクターを80以下とする
・有機増感色素の純度を99.0%以上(従来は96%)とし、高変換効率と高耐久性を発揮
(新技術)
高温高圧水マイクロリアクターの実用化および多段化連続合成
特徴
・選択率が高いので製品中の純度が高く、変換効率と耐久性が高い
・収率が高いので低コストで量産化できる
・反応時間が迅速かつ連続であり、生産日数が短く労力も少ない
・水を反応溶媒としているので有機溶媒の排出量が極めて少ない

化学合成プロセスのプロセスフロー
高温高圧水マイクロリアクターの特長
具体的な成果

・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

知財出願や広報活動等の状況

・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)

研究開発成果の利用シーン

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。

実用化・事業化の状況

事業化状況の詳細

・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)

提携可能な製品・サービス内容

設計・製作、技術ライセンス

製品・サービスのPRポイント

・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

今後の実用化・事業化の見通し

・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。

プロジェクトの実施体制

サポイン事業者 綜研化学株式会社 狭山事業所
事業管理機関 綜研化学株式会社
研究等実施機関 国立研究開発法人産業技術総合研究所

サポイン事業者 企業情報

企業名 綜研化学株式会社(法人番号:8013301006500)
事業内容 粘着剤、微粉体、特殊機能材、加工製品の製造・販売
社員数 370 名
本社所在地 〒350-1320 埼玉県狭山市広瀬東1-13-1
ホームページ http://www.soken-ce.co.jp
連絡先窓口 研究開発センター長 橋爪隆
メールアドレス t.hashizume@soken-ce.co.jp
電話番号 04-2954-3401