2011 Fiscal Year Annual Research Report
周波数分解計測に基づく半導体電極の開発:光キャリアダイナミクスと階層構造
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23686114
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Grant-in-Aid for Young Scientists (A)
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| Research Institution | The University of Kitakyushu |
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Principal Investigator |
天野 史章 北九州市立大学, 国際環境工学部, 講師 (10431347)
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| Keywords | 光電極 / 光電気化学特性 / 半導体電極 / 電気化学インピーダンス |
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| Research Abstract |
太陽光エネルギーの化学燃料への変換反応を高効率に進行させる半導体電極の設計指針を確立することを目的とし,単結晶膜とナノ多結晶膜の両特性をあわせもつ低次元ナノ構造膜や、大きな表面積を有するナノ多結晶膜などの光キャリアダイナミクス特性を明らかにすることを目指している。光キャリアダイナミクスを調べる手法としては、光強度変調光電流/光電圧分光法(IMPS/IMVS)や電気化学インピーダンス法(EIS)などの周波数分解計測を用いる。
本年度では、n型半導体電極として、アノード酸化法で調製したナノチューブ形状の酸化チタン(TiO_2)膜,水熱法で調製した薄片形状の酸化タングステン(WO_3)膜,カソード電析法で調製したチタンドープ酸化鉄(Ti-Fe_2O_3)膜などを調製した。また、p型半導体電極として、酸化銅(Cu_2O)膜や硫化銅インジウム(CuInS_2)膜を調製し、その光電気化学特性を評価した。各半導体電極について、吸収光子の利用効率を向上させるための調製条件の最適化などを検討し、その成果の一部は雑誌論文や学会で発表した。
調製した電極のなかで、光電極反応中に安定であり、高い電極反応効率をしめす酸化タングステン膜について、EISを検討した。EISの測定結果から光キャリアダイナミクス特性を解析するためには、適切な光電極反応モデルの構築が必要であった。そこで、種々の光電極反応モデルを当てはめ、測定結果の解析手法の最適化を検討した。
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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
当該研究のIMPS/IMVS測定を実施するうえで必要な「CIMPS太陽電池評価システム一式」の購入時期が遅れた。これは、当初、今年度の予算使用が制限されたことに加えて、研究代表者である天野史章が年度の途中に北海道大学から北九州市立大学に異動したことなどの理由による。
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| Strategy for Future Research Activity |
以下の3点について総合的に研究を進める。
(1)半導体微粒子膜の調製と光電極特性の評価
(2)周波数分解計測による光キャリアダイナミクスの評価
(3)あたらしい薄膜調製法の開発
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