2020 Fiscal Year Annual Research 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 / 酸化物半導体 / 導電性高分子 / 太陽電池 / 蓄電池 / 高速充放電 / 多孔体 / 電着 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の最終目標となる「蓄電機能を持つ太陽電池：光蓄電池」に対し，研究項目を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(PANi)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として研究した．
その結果，[1a]連続電着で良好な整流特性を有する接合面を得た．さらに，この成長に不可欠な酸化亜鉛層の平坦かつ結晶面方位の揃った結晶形成において，パルス電着が有効でON/OFF比により結晶成長を制御できた．また，OFF時の水酸化亜鉛の脱水過程が結晶成長を司っていることわかった．[1b]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着液で低抵抗化できた．[2a]PANiの電着液のpHとアニリン濃度を調整して15%程度，蓄電容量を増加できた．また，この過程でTP電極の形成メカニズムを明らかにした．[2b]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り，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．これらの成果から，鉛蓄電池程度のエネルギー密度で電気化学キャパシタに匹敵する充放電速度を有する蓄電池を開発できた．[3b]ZnOの電着液にAlイオンを添加することで，AZO膜が形成できることを示した．また，Alイオンの含有量による抵抗率の変化と仕事関数の変化を見いだした．[4b]ここまでの成果から，大気暴露なしに液交換する連続電着装置に着手した．さらに蓄電層のベースとなる酸化チタンナノ粒子からなる多孔膜をペレット化したペレットタイプの蓄電層の開発と固体化に着手し実用化への目処を得た．
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