| 研究課題/領域番号 |
21K14717
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| 研究種目 |
若手研究
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
小区分36020:エネルギー関連化学
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| 研究機関 | 豊橋技術科学大学 |
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研究代表者 |
Khoo PeiLoon 豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (60874922)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2022年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2021年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
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| キーワード | 光活性層 / 酸化物 / 太陽電池 / 光カソード / 酸化銅 / 水溶液法 / 超低コスト / 高効率化 / エネルギー変換 / ナノ構造体 / 陽極酸化アルミニウム / 電気化学的形態制御 / ナノワイヤ酸化物 / 粒界エッチング / 形態制御 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
低コスト超高効率Si系多接合太陽電池のトップセルとしてCu2O系太陽電池が期待されている。本研究課題では、自己組織化酸化アルミニウム(Anodic Aluminium Oxide、AAO)を用いた規則フォトニックナノ構造化Cu2O/ZnO太陽電池の電気化学的形成技術を確立し、ナノ構造化による光誘導・散乱効果を活用することによって光吸収活性層を拡大し高短絡電流密度化・高効率化を達成すると共に、これらによる光電変換過程への寄与を明らかにする。
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| 研究成果の概要 |
本研究は、太陽電池や光カソード用一価銅酸化物(Cu2O)光活性層に注目し、光電効率を向上させるために、ナノ構造を導入する二つの手法を検討した。まず、垂直なCu2O粒子を電気化学的に形成し、陽分極で粒界を優先的にエッチングし、直立したCu2Oナノピラーの形成により、表面積が増加し、光電流が高まることが確認された。次に、自己組織化可能なアルミニウム酸化物(AAO)をテンプレートとして利用し、光活性層の成長可能性を探り、超微細穴径薄膜AAOの形成技術の確立に成功した。
本研究の成果は、太陽光発電や水素還元光カソードの発展に貢献し、超低コスト大量生産可能な水溶液法に適したナノ構造技術を確立した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究では二つのナノ構造導入手法を開発した。自己組織化能力を持つアルミニウム酸化物(AAO)を用いたナノポア構造の形成技術により、光の吸収と変換効率を向上させた。電気化学的手法を用いて酸化銅の直立ナノピラーを形成し、陽分極による粒界のエッチングで表面積と光電流を増強した。本研究はナノテクノロジー分野での新しい材料設計と製造方法に貢献し次世代の光電変換デバイスの基盤となる。本研究は太陽光発電や水素還元光カソードの技術発展に寄与し低コストで大量生産可能な水溶液法に適したナノ構造技術を確立したことが挙げられ持続可能なエネルギー供給が可能となり、環境負荷の低減とエネルギーセキュリティの向上に貢献する。
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