2019 Fiscal Year Research-status Report
Photorechargeable film made by lamination of photovoltaic and rechargeable layers by electrodeposition
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18K04240
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| Research Institution | Kagoshima University |
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Principal Investigator |
野見山 輝明 鹿児島大学, 理工学域工学系, 准教授 (60274859)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 光蓄電池 / ３次元電池 / 電気化学的エピタキシャル成長 / パルス電着 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題の「電着で光発電層と蓄電層を積層した光蓄電フィルムの開発」において、令和元年度は、前年度の実績を踏まえ、「1a) 酸化銅と酸化亜鉛の連続電着による電気化学的エピタキシャル積層膜の形成、1b) 酸化銅/酸化亜鉛積層膜の後処理による光電変換効率の向上、2a) ポリアニリンの改質による蓄電部の高エネルギー密度化、3b) AZO膜の蓄電層もしくは発電層上への積層、4b) 発電層と蓄電層の積層構造の構築」の５項目を研究目標として、取り組んだ。
その結果、1aについて、電気化学的エピタキシャル成長に不可欠となる酸化亜鉛層の平坦かつ結晶面方位の揃った結晶の形成において、パルス電着が有効であり、パルス電流のON/OFF比を変えることで、結晶成長の制御が可能であることがわかった。また、OFF時の電着反応である水酸化亜鉛から酸化亜鉛の脱水過程が、結晶成長を司っている可能性が示唆された。
また、2aに関して、蓄電部の高速充放電と高い蓄電容量の両立には、アノードとカソードとなる１対のくし形電極を積層した３次元構造が有効であることがわかった。この構造の形成技術として、半導体連続レーザーを用いた加工装置を構築し、くし形電極の積層技術の知見を得ることができた。
さらに、4bについて、積層膜の発電にて重要となる酸化銅膜部分の低抵抗化について、アルミン酸を添加した電解質からの電着にて低抵抗化できた。さらに積層後の集電極形成について、スプレー導電層が有効であることがわかった。
本年度は、1b, 3bについては、十分な成果が得られなかった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
今年度の目標項目「1a) 酸化銅と酸化亜鉛の連続電着による電気化学的エピタキシャル積層膜の形成、1b) 酸化銅/酸化亜鉛積層膜の後処理による光電変換効率の向上、2a) ポリアニリンの改質による蓄電部の高エネルギー密度化、3b) AZO膜の蓄電層もしくは発電層上への積層、4b) 発電層と蓄電層の積層構造の構築」の５項目に対して、1a, 2a, 4bについて、今後の研究進展に繋がる成果を得た。
これに対して、1b, 3bについては、特に進展はなかった。しかしながら、3bのAZO膜形成は、1aの成果であるパルス電着技術の適用で成果が得られると考えているが、今年度は実施に至る時間がなかった。
このように、５項目中４項目にて、進展もしくは基礎となる知見を得ており、研究の進展は概ね良好と判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
今年度に研究進捗が芳しくなかった「1b) 酸化銅/酸化亜鉛積層膜の後処理による光電変換効率の向上、3b) AZO膜の蓄電層もしくは発電層上への積層」について、3aのAZOの形成について、過去の知見で電解液調合までの研究実績があり、これに本年度の成果であるパルス電着技術を適用することで、緻密で平坦かつ低抵抗なAZO膜を形成できると考えている。また、1bについては、次年度へのやり残した課題となる。
研究計画立案当初の次年度の研究目的「4b) 図4の積層構造の構築 (今年度から継続)、4c) 光蓄電池プロトタイプの作製」について、4bは継続課題であり、研究方針は確立されている。さらに新たに4cに取り組むことになる。このための積層等の基礎技術は、今年度までの成果で整っており、新たに研究すべきは、蓄電層の母材である酸化チタン多孔体上へのAZO膜の電着技術と酸化銅上への集電極（バスバー）形成技術となる。集電極形成の基礎的知見は、本年度のスプレー導電体形成技術にて得られている。さらに酸化チタン多孔体上へのAZO膜電着については、一昨年の研究成果から、結晶の成長に伴い電着電流密度を適宜変化させる電着電流可変法と種結晶となるナノZnO結晶粒の多孔体中への取り込みの実績があり、基礎知見を有している。
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