色素増感型太陽電池 – HiSoUR 芸術文化美術歴史

色素増感太陽電池（DSSC、DSC、DYSCまたはGrätzelセル）は、薄膜太陽電池のグループに属する低コストの太陽電池である。これは、光増感アノードと電解液である光電気化学システムとの間に形成される半導体に基づいている。現代版の色素太陽電池（Grätzelセルとしても知られています）は、もともとUCバークレーのBrian O’ReganとMichaelGrätzelによって1988年に共同発明されたもので、この作品は後にÉcolePolytechniqueFédéralede 1991年に初めて高性能DSSCが発表されました。MichaelGrätzelは、2010年のミレニアム技術賞を受賞しました。

DSSCには多くの魅力的な特徴があります。従来のロール印刷技術を使用することは簡単であり、ガラスベースのシステムには適用できない様々な用途を提供する半柔軟性および半透明性であり、使用される材料のほとんどは低コストである。実際には、多数の高価な材料、特に白金およびルテニウムを除去することは困難であることが証明されており、液体電解質は、セルを全天候での使用に適したものにするための深刻な課題を提示する。その変換効率は最良の薄膜電池よりも小さいが、理論的には、その価格/性能比は、グリッドパリティを達成することによって化石燃料発電と競合するのに十分なほど良いものでなければならない。化学安定性の問題のために持ち込まれた商用アプリケーションは、2020年までに再生可能な発電に大きく貢献するため、欧州連合（EU）太陽光発電ロードマップで予測されています。

現在の技術：半導体太陽電池
従来の固体半導体では、太陽電池は2つのドープされた結晶から作られ、一方はn型不純物（n型半導体）でドープされ、自由な伝導帯電子を追加し、他方はp型不純物p型半導体）であり、追加の電子正孔を加える。接触状態に置かれると、n型部分の電子の一部がp型に流れて、電子ホールとしても知られている欠けている電子を「充填」する。最終的に、十分な電子が境界を横切って流れ、2つの材料のフェルミ準位を等しくする。その結果、界面の領域であるpn接合が形成され、電荷キャリアが界面の両側で消耗および/または蓄積される。シリコンにおいて、この電子の移動は、約0.6~0.7Vのポテンシャル障壁を生成する。

太陽の中に置かれると、太陽光の光子は、半導体のp型側で電子を励起することができ、プロセスは光励起として知られている。シリコンでは、太陽光は、より低いエネルギー価電子帯からより高いエネルギーの伝導帯に電子を押し出すのに十分なエネルギーを提供することができる。その名前が示すように、伝導帯の電子はシリコンの周りを自由に動く。セル全体に負荷がかかると、これらの電子はp型側からn型側に流出し、外部回路を通って移動しながらエネルギーを失い、次にp型材料に戻る。彼らは再び彼らが残した価電子帯の穴と再び結合することができます。このようにして、太陽光は電流を生成する。

いずれの半導体においても、バンドギャップは、そのエネルギー量以上の光子だけが電流を生成するのに寄与することを意味する。シリコンの場合、赤色から紫色までの可視光の大部分は、これを起こすのに十分なエネルギーを有する。残念なことに、より高いエネルギーの光子、すなわちスペクトルの青色および紫色の端部にあるものは、バンドギャップを横切るのに十分なエネルギー以上のエネルギーを有する。この余分なエネルギーの一部は電子に移動しますが、その大部分は熱として無駄になります。別の問題は、光子を捕捉する妥当な機会を得るために、n型層はかなり厚くなければならないということである。これはまた、新たに放出された電子が、pn接合部に到達する前に、材料中の以前に形成されたホールと会う機会を増加させる。これらの影響は、シリコン太陽電池の効率に上限をもたらします。現在、一般的なモジュールでは約12〜15％、最適な実験室セルでは最大25％です（シングルバンドギャップ太陽電池の理論上の最大効率は33.16％ -Queisser limit）。

従来のアプローチの最大の問題点はコストです。太陽電池は、合理的な光子捕捉速度を有するために、比較的厚いドープされたシリコン層を必要とし、シリコン処理は高価である。過去10年間にわたって、このようなコストを低減するための多くの異なるアプローチ、特に薄膜アプローチが行われてきたが、現在まで様々な実用上の問題のために適用が限定されてきた。研究のもう1つの研究は、これらのセルが非常に高価で大規模な商用展開にのみ適していますが、マルチジャンクション方式による効率を飛躍的に向上させることでした。一般的に言えば、屋上配備に適したセルのタイプは、供給の増加によりコストが幾分低下しているものの、効率は大きく変化していない。

色素増感型太陽電池
1960年代後半に、照明された有機染料が電気化学セルの酸化物電極に電気を発生させることが発見された。光合成における主要なプロセスを理解し、シミュレートするために、カリフォルニア大学バークレー校で、ホウレンソウから抽出した葉緑素（バイオミメティックまたはバイオニックアプローチ）を用いて現象を研究した。このような実験に基づいて、1972年に色素増感太陽電池（DSSC）原理による発電が実証され、検討された。色素太陽電池の不安定性が主な課題であることが判明した。酸化物粉末から製造された電極の気孔率を最適化することにより、その効率は20年後に改善されるが、不安定性は依然として問題となっている。

現代のDSSCは、緑色の葉中のクロロフィルのように、日光を吸収する分子染料で覆われた二酸化チタンナノ粒子の多孔質層からなる。二酸化チタンは、その上に白金系触媒である電解液の下に浸漬される。従来のアルカリ電池のように、陽極（二酸化チタン）と陰極（白金）は液体導電体（電解質）の両側に配置される。

太陽光は透明電極を通過して色素層に入り、ここで電子を励起して二酸化チタンに流入する。電子は透明電極に向かって流れ、そこでは荷電に供される。外部回路を通って流れた後、それらは電解液中に流れ込む背中の金属電極上のセルに再導入される。次に、電解質は電子を染料分子に戻す。

色素増感型太陽電池は、従来のセル設計においてシリコンによって提供される2つの機能を分離する。通常、シリコンは、電荷を分離して電流を生成するための電界を提供するだけでなく、光電子源としても作用する。色素増感型太陽電池では、半導体のバルクが電荷輸送のためだけに使用され、光電子は別個の感光性色素から提供される。電荷分離は、色素と半導体と電解質との間の表面で生じる。

染料分子はかなり小さい（ナノメートルサイズ）ので、入射光の妥当な量を捕捉するために、染料分子の層は、分子自体よりもはるかに厚く、かなり厚くする必要がある。この問題に対処するために、ナノ材料は、3次元マトリックス中に多数の色素分子を保持する足場として使用され、細胞の任意の所与の表面領域の分子数を増加させる。既存の設計では、この足場は二重の義務を果たす半導体材料によって提供される。

建設
オリジナルのGrätzelとO’Reganデザインの場合、セルには3つの主要部分があります。上には、（典型的にはガラス）プレートの裏側に堆積されたフッ化物ドープ二酸化スズ（SnO2：F）からなる透明なアノードがある。この導電性プレートの背面には、非常に高い表面積を有する高度に多孔性の構造を形成する二酸化チタン（TiO 2）の薄い層がある。（TiO 2）は、焼結と呼ばれるプロセスによって化学的に結合される。 TiO 2は、太陽光子（UV中のもの）のほんの一部しか吸収しない。次いで、プレートを感光性ルテニウム – ポリピリジン色素（分子増感剤とも呼ばれる）と溶媒との混合物に浸漬する。フィルムを染料溶液に浸漬した後、薄い層の染料をTiO 2の表面に共有結合させたままにする。結合は、エステル結合、キレート結合または二座結合のいずれかである。

次いで、別個のプレートが、導電性シート、典型的には白金金属の上に広げられたヨウ化物電解質の薄層で作られる。次いで、電解質が漏れるのを防ぐために、2つのプレートを接合し、一緒にシールする。建設は手作りのホビーキットがあるほど簡単です。多くの「先進の」材料を使用していますが、高価な製造工程を必要としないため、通常のセルに必要なシリコンに比べて安価です。 TiO 2は、例えば塗料ベースとして既に広く使用されている。

効率的なDSSCデバイスの1つは、カルボキシレート部分を介して光陽極に結合したルテニウムベースの分子色素、例えば[Ru（4,4′-ジカルボキシ-2,2′-ビピリジン）2（NCS）2]（N3）。光アノードは、透明フィルムに光子を散乱させる、はるかに大きな（直径400nm）粒子の4μm厚のフィルムで覆われた透明な10〜20nmの直径のTiO 2ナノ粒子の厚さ12μmのフィルムからなる。励起された色素は、光吸収の後、速やかに電子をTiO2に注入する。注入された電子は焼結された粒子ネットワークを通って拡散して前面の透明導電性酸化物（TCO）電極で収集されるが、溶液中に溶解された酸化還元シャトルI3 / Iによる還元によって色素が再生される。対抗電極へのシャトルの酸化形態の拡散は、回路を完成させる。

DSSCのメカニズム
DSSCで発生する主なプロセス

ステップ1：次の主要なステップは、光子（光）を電流に変換します。

入射光子は、TiO 2表面上に吸着されたRu錯体光増感剤によって吸収される。
光増感剤は、基底状態（S）から励起状態（S *）に励起される。励起された電子は、TiO 2電極の伝導帯に注入される。これにより、光増感剤（S +）が酸化される。

S +hν→S *（1）

${\ce {S^{.}->[{} \atop {\ce {TiO2}}]{S+}+e-}}$

TiO2の伝導帯における注入された電子は、拡散を伴うTiO2ナノ粒子の間で背面接触（TCO）に向けて輸送される。そして、電子は最終的に回路を通して対極に到達する。
酸化された光増感剤（S +）は、I-イオンレドックスメディエーターから電子を受け取り、基底状態（S）の再生をもたらし、2つのI-イオンは、I-と酸化状態I3-と反応する元素ヨウ素に酸化される。
S + + e→S（3）

酸化された酸化還元メディエーターI3-は、対電極に向かって拡散し、I-イオンに還元される。
I3- + 2e-→3I-（4）

DSSCの効率は、光増感剤の励起状態（およそLUMO）および基底状態（HOMO）、TiO2電極のフェルミ準位およびメディエーターの酸化還元電位（I- / I3-）が電解液中に存在する。

ナノプランツ様の形態
DSSCでは、電極は、主にTiO 2またはZnOの焼結半導体ナノ粒子からなっていた。これらのナノ粒子DSSCは、電子輸送のための半導体ナノ粒子を通るトラップ限定拡散に頼っている。これは、遅い移送機構であるため、装置効率を制限する。再結合は、より長い波長の放射線で起こる可能性が高い。さらに、ナノ粒子の焼結は約450℃の高温を必要とし、これはこれらの電池の製造を丈夫で剛性の固体基板に制限する。焼結されたナノ粒子電極が、エキゾチックな「ナノプラス様」形態を有する特別に設計された電極によって置換される場合、DSSCの効率が増加することが証明されている。

操作
太陽光は透明なSnO2：F上部接点を通ってセルに入り、TiO2の表面上の染料を叩く。吸収されるのに十分なエネルギーで色素を叩く光子は、色素の励起状態を作り、そこから電子をTiO 2の伝導帯に直接注入することができる。そこから、（電子濃度勾配の結果として）拡散によって、上部の透明アノードに移動する。

一方、色素分子は電子を失ってしまい、別の電子を与えなければ分子が分解する。染料は、TiO2の下の電解液中のヨウ化物からストリップし、三ヨウ化物に酸化する。この反応は、注入された電子が酸化された色素分子と再結合するのに要する時間と比較して非常に迅速に起こり、太陽電池を効果的に短絡させるこの再結合反応を防止する。

三ヨウ化物は、次に、セルの底に機械的に拡散することによって、その欠損した電子を回収する。ここで、対向電極は、外部回路を流れた後に電子を再導入する。

効率
太陽電池の特徴を明らかにするためにいくつかの重要な手段が用いられている。最も明白なことは、セル上で光る太陽光の所与の量に対して生成される総電力量である。パーセンテージとして表される、これは太陽光変換効率として知られています。電力は電流と電圧の積であるため、これらの測定値の最大値もそれぞれ重要です（JscとVoc）。最後に、基礎となる物理現象を理解するために、量子効率（量子効率）を使用して、1つの光子（特定のエネルギー）が1つの電子を生成する可能性を比較します。

量子効率の点では、DSSCは非常に効率的です。ナノ構造の “深さ”のために、光子が吸収される可能性が非常に高く、染料は電子をそれらに変換するのに非常に有効である。 DSSCに存在する小さな損失の大部分は、TiO2および透明電極における伝導損失、または前面電極における光学損失に起因する。緑色光の全体の量子効率は約90％であり、10％の損失は上部電極の光学損失によって大きく説明される。伝統的なデザインの量子効率は、その厚さによって異なりますが、DSSCとほぼ同じです。

理論的には、そのようなセルによって生成される最大電圧は、太陽光照射条件（Voc）下でのTiO2の（準）フェルミ準位と電解質の酸化還元電位の差（約0.7V）のみである。つまり、照明されたDSSCが「開回路」の電圧計に接続されていると、約0.7Vを読み取ることになります。電圧に関して、DSSCはシリコンよりもわずかに高いVocを提供します。これは0.6Vに比べて約0.7Vです。かなり小さい差であるため、現実の違いは現在の生産であるJscによって支配されています。

色素は、吸収された光子をTiO2中の自由電子に変換する際に非常に効率的であるが、色素によって吸収された光子のみが最終的に電流を生成する。光子吸収の速度は、増感されたTiO 2層の吸収スペクトルおよび太陽光線スペクトルに依存する。これらの2つのスペクトルの間の重なりは、可能な最大光電流を決定する。典型的に使用される色素分子は、一般に、シリコンと比較してスペクトルの赤色部分に乏しい吸収を有し、これは太陽光中の光子のうちのより少ないものが電流生成に使用可能であることを意味する。これらの要因は、従来のシリコンベースの太陽電池は約35mA / cm 2を提供し、現在のDSSCは約20mA / cm 2を提供するのに対して、DSSCによって生成される電流を制限する。

現在のDSSCの全ピーク電力変換効率は約11％です。プロトタイプの現在の記録は15％です。

劣化
DSSCは、紫外線に暴露されると分解する。 2014年に、一般的に使用されているアモルファスSpiro-MeOTAD層の空気浸入が、酸化よりもむしろ分解の第一の原因であると同定された。適切な障壁を追加することで被害を回避することができます。

バリヤー層は、（より長い波長で発光する）UV安定剤および/またはUV吸収性発光発色団および細胞の効率を保護および改善するための抗酸化剤を含み得る。

利点
DSSCは現在、最も効率的な第3世代（2005年の基礎研究太陽エネルギー利用16）ソーラー技術が利用可能です。他の薄膜技術は、典型的には5％から13％の間であり、従来の低コストの市販のシリコンパネルは14％から17％の間で動作する。これにより、DSSCは、ガラスレスコレクタの機械的堅牢性と軽量性が大きな利点である屋上ソーラーコレクタのような「低密度」アプリケーションでの既存技術の代替として魅力的です。高コストの高効率セルがより実行可能な大規模な展開では魅力的ではないかもしれませんが、DSSC変換効率のわずかな増加でさえこれらの役割の一部に適しているかもしれません。

DSSCが特に魅力的な分野もあります。 TiO2に電子を直接注入するプロセスは、電子が元の結晶内で「促進」される従来のセルで起こるプロセスとは質的に異なる。理論的には、生産速度が低いと、シリコン中の高エネルギー電子は、それ自体の孔と再結合し、光子（または他の形態のエネルギー）を放出し、電流が生成されなくなる可能性がある。この特殊なケースは一般的ではないかもしれませんが、他の分子で生成された電子が以前の光励起で残された穴に当たるのはかなり簡単です。

これとは対照的に、DSSCで使用される注入プロセスは、余分な電子のみをTiO 2に導入する。電子が色素に再結合することはエネルギー的に可能であるが、色素が周囲の電解質から電子を回収する速度と比較して、これが起こる速度は非常に遅い。 TiO2から電解質中の種への直接の再結合も可能であるが、最適化された装置については、この反応はやや遅い。逆に、白金被覆電極から電解質中の種への電子移動は必然的に非常に速い。

これらの有利な「示差動力学」の結果として、DSSCは低照度条件下でも機能する。したがって、DSSCは、曇った空や直射日光のもとで作業することができますが、伝統的なデザインでは、電荷担体の移動度が低く、再結合が大きな問題になる照明下限で「カットアウト」が発生します。カットオフは非常に低く、屋内使用のために提案されていても、家のライトから小型機器のエネルギーを集めることさえ提案されています。

ほとんどの薄膜技術と共有する1つのDSSCの実用的利点は、セルの機械的堅牢性が間接的に高い温度でより高い効率につながることです。いずれの半導体においても、温度が上昇すると、いくらかの電子が「機械的に」伝導帯に進入する。伝統的なシリコンセルの脆弱性は、典型的には温室に類似したガラスボックスにそれらを強度のためのメタルバックで包むことによって、要素から保護する必要がある。そのようなシステムは、細胞が内部的に加熱するにつれ、顕著な効率低下を被る。 DSSCは、通常、前面レイヤー上の導電性プラスチックの薄い層のみで構成されているため、熱を逃げやすく、より低い内部温度で動作することができます。

短所
DSSC設計の主な欠点は、温度安定性の問題を有する液体電解質の使用である。低温では、電解液が凍結して発電が終了し、物理的損傷を引き起こす可能性があります。温度が高くなると液体が膨張し、パネルの密封が深刻な問題となる。別の欠点は、高価なルテニウム（染料）、白金（触媒）および導電性ガラスまたはプラスチック（接触）がDSSCを製造するために必要とされることである。第3の大きな欠点は、電解液に揮発性の有機化合物（またはVOC）が含まれていることであり、これは人間の健康および環境に有害であるため注意深くシールしなければならない。これは、溶媒がプラスチックに浸透するという事実とともに、大規模な屋外適用および柔軟な構造への統合を排除している。

液体電解質を固体に置き換えることは、進行中の主な研究分野であった。凝固した溶融塩を用いた最近の実験ではある程度の可能性が示されているが、現在のところ、継続運転中の劣化がより大きく、柔軟ではない。

光電陰極およびタンデムセル
色素増感太陽電池は、光電流が増感色素による電子注入の結果生じる光アノード（n-DSC）として機能する。光電陰極（p-DSC）は、p型半導体から色素への急速な電子移動が色素励起に続く従来のn-DSCと比較して逆モードで動作する（電子注入の代わりに色素増感正孔注入）。このようなp-DSCおよびn-DSCを組み合わせてタンデム太陽電池（pn-DSC）を構築することができ、タンデムDSCの理論効率は単接合DSCの理論効率をはるかに上回ります。

標準的なタンデムセルは、中間の電解質層を有する単純なサンドイッチ構造の1つのn-DSCおよび1つのp-DSCからなる。 n-DSCとp-DSCは直列に接続されており、結果として得られる光電流は最も弱い光電極によって制御されるが、光電池は付加的であることを意味する。したがって、高効率のタンデムpn-DSCの構築には、光電流マッチングが非常に重要です。しかし、n-DSCとは異なり、色素増感正孔注入後の急速な再結合は、通常、p-DSCにおける光電流が低くなり、したがって、デバイス全体の効率を妨げる。

研究者らは、アクセプターとしてペリレンモノイミド（PMI）を含み、ドナーとしてトリフェニルアミンに結合したオリゴチオフェンを含む色素を使用すると、色素増感正孔注入後の電荷再結合速度を低下させることによってp-DSCの性能を大きく改善することを見出した。研究者らは、p-DSC側にNiO、n-DSC側にTiO 2を有するタンデムDSC装置を構築した。光吸収を制御するためにNiOおよびTiO 2の膜厚を調整することにより光電流整合が達成され、したがって両方の電極の光電流が一致した。デバイスのエネルギー変換効率は、個々のコンポーネントの効率を上回る1.91％ですが、高性能n-DSCデバイス（6％〜11％）のそれよりもずっと低いです。タンデムDSC自体は初歩的なので、結果はまだ有望です。 p-DSCにおける性能の劇的な改善は、最終的に、唯一のn-DSCよりもはるかに高い効率を有するタンデムデバイスにつながる可能性がある。

開発
初期の実験用セル（1995年頃）で使用されている染料は、紫外および青色の太陽スペクトルの高周波端でのみ感受性があった。効率的な「トリスカルボキシルテニウムテルピリジン」[Ru（4,4 ‘、4 ” – （COOH）3-terpy）3]のような、より広い周波数応答を有する新しいバージョンが急速に導入された（1999年頃）赤色光と赤外光の低周波領域に入ると、広いスペクトル応答は深い褐色〜黒色の色素になり、単に「黒色色素」と呼ばれます。もともと約80％であるが、最近の染料ではほぼ完全な変換に改善する電子に変換すると、全体の効率は約90％であり、10％の損失は上部電極の光学損失によって大きく説明される。

太陽電池は、効率（寿命）を著しく低下させることなく、少なくとも20年間は電気を生成することができなければならない。「黒色染料」システムは、スイスの太陽に対する10年間の曝露に相当する5千万回のサイクルを受けました。識別可能な性能低下は観察されなかった。しかし、この染料は、光の強い状況では分解されやすい。過去10年間に、これらの懸案事項に対処するための広範な研究プログラムが実施されてきた。より新しい変換効率をもたらす銅 – ジセレニウム[Cu（In、GA）Se 2]、および、非常に光安定性に優れた1-エチル-3-メチルイミダゾリウム・テトラシアノボレート[EMIB（CN）4]特別目的のプロパティ。

DSSCはまだ開発サイクルの始まりです。効率の向上が可能であり、最近ではより広範な研究が始まっている。これには、高エネルギー（より高い周波数）の光を複数の電子に変換するための量子ドットの使用、より良好な温度応答のための固体電解質の使用、および使用される電解質とのより良好な適合のためのTiO2のドーピングの変更が含まれる。

新しい開発

2010年
ローザンヌÉcolePolytechniqueとQuébecUniversitéduMontéalの研究者は、DSCの主要な問題の2つを克服したと主張しています。

電解質用に「新しい分子」が作成され、透明で非腐食性の液体またはゲルが得られ、光起電力を高め、電池の出力および安定性を改善することができる。
陰極では、プラチナが硫化コバルトで置き換えられました。コバルト硫化物は、はるかに安価で、より効率的で、安定しており、実験室での生産が容易です。
2011年
DyesolとTata Steel Europeは、6月に連続ラインで鋼に印刷された世界最大の色素増感太陽電池モジュールの開発を発表しました。

DyesolとCSIROは、10月に共同Dyesol / CSIROプロジェクトにおける第2のマイルストーンの完成を発表しました。 DyesolディレクターのGordon Thompsonは次のように述べています。「この共同共同作業中に開発された材料は、性能と安定性が必須要件である様々なアプリケーションでDSCの商業化を大幅に進歩させる可能性を秘めています。これらの新しい材料の即時の商業利用への道を開く」と語った。

DyesolとTata Steel Europeは、政府補助金の関税賦課を必要としないGrid Parity Competitive BIPV太陽熱鋼の目標開発を11月に発表した。 TATA-Dyesol “Solar Steel”ルーフィングは、現在、ウェールズ州ショーントンのSustainable Building Envelope Center（SBEC）に設置されています。

2012年
ノースウェスタン大学の研究者は、DSSCの主要な問題、すなわち液体電解質の使用および含有が困難であり、結果的に装置の耐用年数が比較的短いという解決策を発表した。これは、ナノテクノロジーの使用および液体電解質の固体への変換によって達成される。現在の効率はシリコンセルの約半分であるが、セルは軽量であり、潜在的には製造コストが非常に低い。

2013年
ここ5〜10年の間に、新しい種類のDSSCが開発されました。これは固体色素増感型太陽電池です。この場合、液体電解質は、いくつかの固体正孔伝導材料の1つで置き換えられる。 2009年から2013年にかけて、Solid State DSSCの効率は4％から15％に飛躍的に向上しました。 Michael Graetzelは、ハイブリッドペロブスカイトCH3NH3PbI3染料の手段によって到達された15.0％効率の固体DSSCの製造を発表し、続いてCH 3 NH 3 IおよびPbI 2の分離溶液から沈着した。

Romande Energieと提携して、EPFLの新しいコンベンションセンターで最初のアーキテクチャ統合総表面は50cm x 35cmの1400モジュールで300平方メートルになります。アーティストDaniel SchlaepferとCatherine Bolleによって設計されています。

2018年
研究者らは、色素増感太陽電池の性能における金ナノロッド上に存在する表面プラズモン共鳴の役割を研究した。彼らは、ナノロッドの濃度が増加すると、光吸収が直線的に増加することを見出した。しかし、電荷の抽出も濃度の影響を受けやすい。最適化された濃度で、Y123色素増感型太陽電池の総合的な電力変換効率が5.31から8.86％に向上したことがわかりました。

フッ素ドープ酸化スズガラス基板上に直接合成一次元TiO 2ナノ構造を形成することは、2ストップソルボサーマル反応によって成功した。さらに、TiO 2ゾル処理により、デュアルTiO 2ナノワイヤセルの性能を向上させ、7.65％の電力変換効率に達することができる。

従来のプラチナベースの対電極と比較してコストをさらに低減し、屋外用途に適したDSSC用のステンレス鋼ベースの対向電極が報告されている。

EPFLの研究者は、標準的なAM1.5G、100mW / cm2の条件で13.1％の効率を達成し、1000ルクスの屋内光の下で32％の効率を記録した銅錯体レドックス電解質に基づいてDSSCを進化させました。

市場導入
近い将来、いくつかの商用プロバイダがDSCの可用性を約束している。

Dyesolは、2008年10月7日にQueanbeyan Australiaに新しい製造設備を正式に開設しました。その後、Tata Steel（TATA-Dyesol）とPilkington Glass（Dyetec-Solar）との提携によりDSC BIPVの開発と大規模製造を発表しました。 Dyesolはまた、Merck、Umicore、CSIRO、日本経済貿易省、Singapore Aerospace Manufacturing、TIMO Koreaとの合弁事業（Dyesol-TIMO）との業務提携を結んでいます。

1993年以来DSC材料の製造に特化したスイスの会社Solaronixは、2010年にDSCモジュールの製造パイロットラインを主催するためにその施設を拡張しました。

SolarPrintは、Mazhar Bari博士、Andre Fernon博士、Roy Horgan博士によって2008年にアイルランドで設立されました。 SolarPrintは、PV技術の製造に携わる初めてのアイルランド系商業団体でした。ソーラープリントの革新は、溶媒系電解質の解決策であり、今日までDSSCの大量商業化を禁止してきました。同社は2014年に管理職に就いて敗北しました。

英国サウスウェールズのカーディフに本拠を置く2006年に設立されたG24の新機軸です。 2007年10月17日に、商業用グレードの色素増感薄膜の製造を主張した。
ソニーは、商業用に必要とされるレベルのエネルギー変換効率10％の色素増感太陽電池を開発しました。

TasneeはDyesolとの戦略的投資契約を締結しました。

H.グラスは2011年にスイスに設立されました。 H.Glassは、DSSC技術のための工業プロセスを創出するために莫大な努力を払っています。オーストリアのパビリオンのミラノで開かれたEXPO 2015での最初の結果です。 DSSCのマイルストーンは、SFL技術によって実施されたオーストリアのサイエンスタワーです。これは世界最大のDSSCの設置です。