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Development of photoenergy conversion using photosynthetic materials

Research Project

Project/Area Number 20K05691
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 36020:Energy-related chemistry
Research InstitutionTokyo University of Science

Principal Investigator

Nagata Morio  東京理科大学, 工学部工業化学科, 准教授 (00756778)

Project Period (FY) 2020-04-01 – 2023-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help
¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2022: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2021: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2020: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
Keywordsバイオ太陽電池 / 光合成材料 / アップコンバージョン / 光化学系1 / 酸化チタン / 近赤外光 / 太陽電池 / 光水素発生
Outline of Research at the Start

光エネルギーで「電気」も「材料」も作るバイオ光エネルギー変換として、可視光のみならず、近赤外光を利用した光水素発生および太陽電池を開発することが目的である。本国の産業ならびに生活を発展させるためには、光エネルギー変換のさらなる変換効率向上が求められる。その戦略の1つが、より広範囲の波長の光を吸収させることである。本研究では、アップコンバージョン発光と光合成材料およびその類似化合物を組み合わせることで、この近赤外光の利用を検討する。

Outline of Final Research Achievements

Photosynthetic materials offer the potential as a sustainable energy source.
However, it is unable to absorb green or near-infrared light. Therefore, the photosynthetic materials were combined with fluorescent dyes and upconversion material as light harvesting complex. The efficiency of the bio solar cell increased by introducing fluorescent dyes. The device was able to generate photocurrent through excitation with near-infrared light lasers.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

光合成材料は、環境への負荷が小さく、安全で枯渇の心配のないエネルギー源として利用が期待できるが、緑色や近赤外の光を吸収できない。今回、人工的に光捕集できる色素を組み合わせることにより、太陽電池の電流値の向上が確認できた。特に800 nm以長の近赤外光は、太陽光の約49%を占めるにも関わらず、植物および人工系においても現在ほとんど利用されていない。今回の知見を生かして、よりよい光エネルギー変換デバイスの開発が期待できる。

Report

(4 results)
  • 2022 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2021 Research-status Report
  • 2020 Research-status Report
  • Research Products

    (8 results)

All 2023 2022 2021 2020 Other

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 1 results,  Open Access: 1 results) Presentation (5 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Energy Conversion Using Photocatalysts Learning from Photosynthesis2022

    • Author(s)
      長川 遥輝, 永田 衞男
    • Journal Title

      Journal of the Japan Society of Colour Material

      Volume: 95 Issue: 9 Pages: 269-274

    • DOI

      10.4011/shikizai.95.269

    • ISSN
      0010-180X, 1883-2199
    • Year and Date
      2022-09-20
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Journal Article] Photocurrent generation by a photosystem I-NiO photocathode for a p-type biophotovoltaic tandem cell2020

    • Author(s)
      Yuya Takekuma, Nobuhiro Ikeda, Keisuke Kawakami, Nobuo Kamiya, Mamoru Nango, and Morio Nagata
    • Journal Title

      RSC Advances

      Volume: 10 Issue: 27 Pages: 15734-15739

    • DOI

      10.1039/d0ra01793k

    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] 光合成材料を用いたバイオ太陽電池の作製と評価2023

    • Author(s)
      山本 竜也, 永田 衞男
    • Organizer
      日本化学会第103春季年会2023
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] レドックスポリマーを用いたバイオ太陽電池の開発2021

    • Author(s)
      小幡尚矢, 永田衞男
    • Organizer
      2021年光化学討論会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] 固体型色素増感太陽電池の作製と使用色素の検討2021

    • Author(s)
      栢沼秀至, 永田衞男
    • Organizer
      2021年光化学討論会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] Increased photoelectrochemical performance of bio-solar cell using porous electrode made by mixed paste of TiO2 and polystyrene-ball2021

    • Author(s)
      Yuta Kawamura and Morio Nagata
    • Organizer
      Pacifichem 2021
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] Increased Light Harvesting in Photosystem 1-Based Biophotovoltaics with Artificial Antenna2020

    • Author(s)
      Yuya Takekuma, Morio Nagata
    • Organizer
      PRiME2020
    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Remarks] Nagata Lab.ホームページ

    • URL

      https://www.rs.tus.ac.jp/nagatalab/

    • Related Report
      2020 Research-status Report

URL: 

Published: 2020-04-28   Modified: 2024-01-30  

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