2023-11-03 ドイツ連邦共和国・フライブルク大学
・ フライブルク大学とウルム大学が、モノリシックな有機電池(デュアルイオン電池）と多接合有機太陽電池から構成される、完全一体型光電池システムを開発。
・ ネットワークでつながるスマートデバイスやセンサーは、エネルギー消費をリアルタイムにモニタリングすることで電子機器やビル等のエネルギー効率を向上させる。このような小型デバイスは、自律的な作動に向けて可能な限りコンパクトなエネルギー源を要する、IoT を背景に開発が進んでいる。
・ 有機太陽電池で発電し、有機電池に給電・蓄電する新システムは、小型のデバイスに給電できる初のシステムとして 3.6V の放電電圧を達成。溶液を使用したシンプルでスケーラブルな製造方法により、5 種類の活性層の有機太陽電池の製造を可能にした。
・ デュアルイオン電池は、従来のリチウム電池正極を超える高電流での充電が可能。光度と放電速度の制御により、新システムでは最大 22mAh/g の放電容量で 15 分以下での高速充電が可能。
・ 平均放電電圧 3.6V に加え、69mWh/g のエネルギー密度と 95mW/g の電力密度を提供。有機光電池分野のさらなる研究開発への基礎を築く。
・ 本研究にはドイツ研究振興協会(DFG)が資金を提供した。
URL: https://kommunikation.uni-freiburg.de/pm-en/press-releases-2023/photo-battery-achieves-competitive-voltage
＜NEDO海外技術情報より＞
関連情報
Energy & Environmental Science 掲載論文(フルテキスト）
Organic photo-battery with high operating voltage using a multi-junction organic solar cell and an
organic redox-polymer-based battery
URL: https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2023/EE/D3EE01822A
Abstract
The demand for small energy devices capable of powering consumer electronics in the frame of the Internet of Things is ever increasing. The constraints placed on the size of these devices requires the design of power sources in the most compact way, for which a viable solution is the combination of energy harvesting and storage in one power pack. Herein, we report on a fully integrated monolithic organic photo-battery, consisting of an organic polymer-based battery, powered by a multi-junction organic solar cell capable of charging up to voltages as high as 4.2 V under varying illumination conditions. The full device demonstrated fast photo-charging within minutes and supplied on-demand discharge capacities of up to 22 mA h g−1 (regarding battery active material) with average discharge potentials of 3.6 V vs. Li/Li+. The combined device constitutes the first monolithically integrated photo-battery made from organic building blocks capable of reaching competitive voltages sufficiently high for use in small, mobile power devices.
