Development of water splitting photoelectrochemical cell using liquid phase-flux controlled sputtering method

• Project/Area Number: 23K26600
• Project/Area Number (Other): 23H01907 (2023)
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Multi-year Fund (2024); Single-year Grants (2023)
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 31020:Earth resource engineering, Energy sciences-related
• Research Institution: University of Tsukuba
• Principal Investigator: 櫻井 岳暁 筑波大学, 数理物質系, 教授 (00344870)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 池田 茂 甲南大学, 理工学部, 教授 (40312417) ; 野瀬 嘉太郎 京都大学, 工学研究科, 准教授 (00375106)
• Project Period (FY): 2023-04-01 – 2026-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2024)
• Budget Amount: ¥19,240,000 (Direct Cost: ¥14,800,000、Indirect Cost: ¥4,440,000); Fiscal Year 2025: ¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000); Fiscal Year 2024: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000); Fiscal Year 2023: ¥11,310,000 (Direct Cost: ¥8,700,000、Indirect Cost: ¥2,610,000)
• Keywords: 光触媒 / フラックス成長 / 光電気化学セル / 液相フラックス / 結晶成長

Outline of Research at the Start

大面積製膜を均一に行えるスパッタリング法を用い、太陽光を用い水から水素と酸素を直接製造することが可能な「Zスキーム型薄膜光電気化学セル」の研究開発に取り組む。本研究課題では、狭いバンドギャップを有する光電極の高品質結晶成長とバンドエンジニアリングに焦点を絞り、①相平衡状態図を活用したフラックス成長法の確立、②液相フラックスを反応場としたアニオン元素の拡散とバンド傾斜構造の導入、を試みる。化合物薄膜太陽電池の知見を薄膜型Zスキーム型光電極系に導入し、光電気化学セルのバンドエンジニアリングの学理を切り拓く。