キーワード / Keywords

1. 色素増感太陽電池（DSSC）

日本語: 色素が光を吸収して発電する太陽電池です。低コスト化や柔軟な設計が可能で、次世代太陽電池として注目されています。
English: A photovoltaic technology that converts sunlight into electricity through dye molecules and offers low-cost manufacturing potential.

2. 光電変換効率（Power Conversion Efficiency）

日本語: 光エネルギーを電気へ変換できる割合を示す重要な指標です。高効率化は実用化への大きな鍵となります。
English: A key performance indicator describing how efficiently solar energy is converted into electricity.

3. 対極材料（Counter Electrode）

日本語: DSSC内部で電荷移動を支える重要な電極です。白金代替材料の開発がコスト低減に直結します。
English: A critical electrode that facilitates redox reactions and charge transport within DSSCs.

4. 固体電解質・ss-DSSC

日本語: 液体電解質の代わりに固体材料を使う技術です。耐久性や安全性の向上が期待されています。
English: Solid-state DSSCs replace liquid electrolytes to improve stability and device longevity.

5. 持続可能材料（Sustainable Materials）

日本語: 廃棄物や低環境負荷材料を利用して性能向上を目指す研究分野です。循環型社会実現に貢献します。
English: Materials designed to reduce environmental impact while maintaining high technological performance.

---

日本語版

研究背景

色素増感太陽電池（DSSC）は、シリコン太陽電池とは異なる構造を持ち、低コスト化や多様な用途への展開が期待される太陽光発電技術です。一方で、発電効率の向上、材料コストの低減、長期安定性の確保が重要な課題となっています。今回紹介する研究は、材料設計、電極開発、デバイス構造最適化という異なる視点からDSSCの性能向上に取り組んでいます。 citeturn24search25

研究内容

1. タンデムDSSCによる高効率化

Design, synthesis, theoretical investigation, and photovoltaic evaluation of pyrazine-based sensitizers for co-sensitized and tandem dye-sensitized solar cells with 12.92% power conversion efficiency

• 新しいピラジン系色素を開発し、Ru系色素との共増感を実施。
• 光吸収領域を拡大し、電荷移動を改善。
• タンデム構造により高い光利用効率を実現。
• 室内光環境でも良好な発電性能を維持。
• 高効率かつ安定なDSSC設計の可能性を示した。 citeturn24search25

2. 白金フリー対極の開発

Ti3C2Tx MXene/BiOCl heterostructure counter electrodes for dye-sensitized solar cells: Electrocatalytic performance, operational stability, and photocatalytic activity

• MXeneとBiOClを組み合わせた複合対極を開発。
• 電荷移動抵抗を低減し、触媒活性を向上。
• 白金対極を上回る発電性能を示した。
• 長時間動作後も性能低下を抑制。
• 高性能かつ低コストな対極材料の可能性を示した。 citeturn24search25

3. バイオマス由来材料による持続可能化

Sustainable fabrication of 3D rGO/NiS composites from peanut shell biomass residue for dye-sensitized solar cell counter electrodes

• 落花生殻由来炭素を利用した対極材料を開発。
• ニッケル硫化物との複合化で触媒性能を強化。
• 従来の白金対極に匹敵する変換効率を達成。
• 農業廃棄物の高付加価値利用を実証。
• 環境負荷低減とコスト削減の両立を目指した研究である。 citeturn24search25

期待される応用

これらの研究は、高効率色素設計、高性能白金代替電極、バイオマス資源利用という異なるアプローチからDSSCの実用化を後押ししています。今後は建築一体型太陽電池、軽量発電デバイス、分散型エネルギーシステムなどへの応用が期待されます。 citeturn24search25

---

English Version

DSSCs for the Future of Sustainable Solar Energy

Research Background

Dye-sensitized solar cells (DSSCs) are attractive next-generation photovoltaic devices because of their low-cost potential and versatile design. Recent research focuses on improving efficiency, stability, and sustainability. citeturn24search25

Research Highlights

1. High-Efficiency Tandem DSSCs

• Developed pyrazine-based co-sensitizers for tandem DSSCs.
• Expanded light harvesting and enhanced charge transfer.
• Achieved improved photovoltaic performance and stability.
• Demonstrated strong indoor-light harvesting potential. citeturn24search25

2. Platinum-Free Counter Electrodes

• Designed MXene/BiOCl heterostructure counter electrodes.
• Improved electrocatalytic activity and charge transport.
• Demonstrated performance exceeding conventional platinum electrodes.
• Maintained excellent long-term operational stability. citeturn24search25

3. Biomass-Derived Sustainable Electrodes

• Converted peanut-shell waste into functional carbon materials.
• Combined biomass-derived carbon with nickel sulfide catalysts.
• Achieved competitive DSSC performance using sustainable resources.
• Demonstrated a pathway toward greener photovoltaic technologies. citeturn24search25

Overall Significance

Together, these studies highlight how advanced dyes, platinum-free electrodes, and sustainable materials can contribute to the next generation of DSSCs. Their progress supports affordable, efficient, and environmentally responsible solar-energy systems. citeturn24search25

---

References / 文献

1. Elmorsy MR et al. Design, synthesis, theoretical investigation, and photovoltaic evaluation of pyrazine-based sensitizers for co-sensitized and tandem dye-sensitized solar cells with 12.92% power conversion efficiency. Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry (2027). DOI: 10.1016/j.jphotochem.2026.117604
2. Mohammad SI et al. Ti3C2Tx MXene/BiOCl heterostructure counter electrodes for dye-sensitized solar cells. Materials Science in Semiconductor Processing (2026). DOI: 10.1016/j.mssp.2026.111084
3. Srisawad K et al. Sustainable fabrication of 3D rGO/NiS composites from peanut shell biomass residue for dye-sensitized solar cell counter electrodes. Biomass & Bioenergy (2027). DOI: 10.1016/j.biombioe.2026.109834