2020 Fiscal Year Research-status Report
Artificial photosynthesis technology using highly mismatched alloys
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18K19046
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| Research Institution | Saga University |
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Principal Investigator |
田中 徹 佐賀大学, 理工学部, 教授 (20325591)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
齊藤 勝彦 佐賀大学, シンクロトロン光応用研究センター, 助教 (40380795)
郭 其新 佐賀大学, シンクロトロン光応用研究センター, 教授 (60243995)
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| Project Period (FY) |
2018-06-29 – 2022-03-31
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| Keywords | 高不整合材料 / 人工光合成 / マルチバンドギャップ半導体 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
太陽光と水を利用して水素を生成する人工光合成は、将来の持続可能な社会の実現に向け、二酸化炭素など温室効果ガスを削減しながら、無尽蔵かつ貯蔵可能な次世代エネルギー創製技術として大きな期待が寄せられている。効率向上のためには、太陽光に含まれる可視光の吸収により、酸化還元反応を効率良く起こすことができる材料の開発が重要な課題の一つである。
本研究では、従来の半導体混晶と異なりユニークなバンドエンジニアリングが可能となる高不整合半導体材料に着目し、人工光合成応用に適したエネルギーバンドを実現することで、これまでにない新たな人工光合成システムを開拓することを目的としている。2020年度は以下の研究を実施した。
(1) 分子線エピタキシー法により高不整合材料ZnTeO薄膜を成長し、人工光合成応用のために必要な特性評価を行った。酸素濃度を系統的に変化させたZnTeO薄膜を電解液中にて光電気化学特性の評価を行うことで、酸素濃度と光電流の関係を明らかにした。また、分光感度測定を行うことで、この光電流の大きさとZnTeO薄膜中の酸素濃度の関係を明らかにした。
(2) 光電流の増加を目的として、ZnTeOに適したヘテロ接合構造の形成を試みた。複数のn型半導体をZnTeO上に堆積した後、電解液中にて光電気化学特性の評価を行った。得られた結果を(1)に示したZnTeO薄膜単層の場合と比較することで、ヘテロ接合構造の有効性を明らかにした。
(3) ZnTeOに対する比較検討用として、ZnTeに対しても同様の実験を行った。基礎特性を評価しZnTeOと比較することで、ZnTeOのエネルギーバンド構造の有効性を検証した。
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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
各項目ともに研究計画に沿っておおむね順調に研究を進めてきている。
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| Strategy for Future Research Activity |
2020年度に得られた結果をもとにして、本事業の目的をより精緻に達成するため、以下のように研究を進める。
(1)ZnTeO薄膜の単層膜およびヘテロ接合構造の試料を用いて、水素発生に関する実験を行い、定量的に評価を行う。
(2)ZnTe薄膜に対しても同様の実験を行い、(1)で得られたZnTeOでの結果と比較する。
(3)さらなる特性向上に向けてサンプル構造の検討を進める。
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| Causes of Carryover |
コロナ禍の影響により学会が中止となったことやオンライン開催となったことにより、参加費や旅費に余剰が生じた。この余剰分を用いて、2021年度に本補助事業の目的をより精緻に達成するための研究を予定しており、実験に必要な原材料費、基板費用、学会等への参加費等に用いる。
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[Presentation] IMPACT OF O2 FLOW ON PROPERTIES OF CU4O3 THIN FILMS FABRICATED BY RF SPUTTERING2020
Author(s)
Md Abdul Majed Patwary, Chun Yuen Ho, Katsuhiko Saito, Qixin Guo, Kin Man Yu, Wladek Walukiewicz, Tooru Tanaka
Organizer
30th International Photovoltaic Science and Engineering Conference (PVSEC-30) & Global Photovoltaic Conference 2020 (GPVC 2020), November 8-13, 2020, Jeju, Korea (Hybrid), T6-03-OP-5.
Int'l Joint Research
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[Presentation] HIGH TRNASMITTANCE TRANSPARENT CONDUCTIVE OXIDES OF ROCKSALT-AL-DOPED ZNCDO FOR FULL SPECTRUM SOLAR CELLS2020
Author(s)
HyoChang Jang, Katsuhiko Saito, Qixin Guo, Kin Man Yu, Wladek Walukiewicz, and Tooru Tanaka
Organizer
30th International Photovoltaic Science and Engineering Conference (PVSEC-30) & Global Photovoltaic Conference 2020 (GPVC 2020), November 8-13, 2020, Jeju, Korea (Hybrid), P2-T6-28.
Int'l Joint Research
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