2022 Fiscal Year Annual Research Report
Efficiency definition in sensitized thermal cells
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21H02041
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
松下 祥子 東京工業大学, 物質理工学院, 准教授 (50342853)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
松谷 晃宏 東京工業大学, オープンファシリティセンター, 主任技術専門員 (40397047)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| Keywords | 熱エネルギー / 熱励起電荷 / 再生可能エネルギー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
半導体増感型熱利用発電(Semiconductor-sensitized thermal cell, STC)は、2017年に研究代表者その概念を報告した、新しい熱エネルギー変換技術である。STCは、化学系太陽電池と呼ばれる色素増感型太陽電池、通称Graetzel Cellにおいて、色素内に生成する光励起電荷を、半導体内に生成する熱励起電荷に置き換えたものである。
熱は「質の悪い」エネルギーと呼ばれ、室温で分子が持つ運動エネルギーはわずか0.038 eVである。しかし半導体に熱を与えると、バンドを構成している原子が格子振動をし、バンドの位置エネルギーを持つ励起電荷が生成する。その結果、色素増感型太陽電池における色素のように、半導体の熱励起電荷はイオンの酸化還元反応を起こすことができる。
この酸化還元反応は電池が設置されている温度で平衡状態に到達すると放電が終了するが、スイッチを切ることで対極での還元反応が生じなくなり、異なる平衡状態に移行する。本申請課題はこのSTCの効率を定義すべく、１．使用熱量測定ができる大容量のSTCを作製し、２．放電時の熱使用量の測定を行う。
2022年時には、Geウェハと透明電極をカプトン両面テープで張り合わせ、中心に電解液を滴下したシート型セルを使用した。透明電極から電解質の様子が確認できるのだが、長期放電時に電解液が動いてしまい電極/電解質面積が変化し長期放電特性が安定しないこと、さらには両面テープと接した場合に電解質の特性が変性することが分かった。したがって両面テープの材質の変更を実施しようとしたが、選定が難航した。
上記の理由、ならびに2022研究代表者の大岡山キャンパスからすずかけキャンパスへの移動があり、学術論文・学会発表共に量が落ちた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
2022年度は研究代表者の大岡山からすずかけへの移動があり、研究開発が遅れた。
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| Strategy for Future Research Activity |
繰り越し課題のため、2023年度に記載。
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