| 研究領域 | 人工光合成による太陽光エネルギーの物質変換：実用化に向けての異分野融合 |
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| 研究課題/領域番号 |
15H00875
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| 研究種目 |
新学術領域研究(研究領域提案型)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 審査区分 |
理工系
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| 研究機関 | 甲南大学 (2016)
大阪大学 (2015) |
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研究代表者 |
池田 茂 甲南大学, 理工学部, 教授 (40312417)
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| 研究期間 (年度) |
2015-04-01 – 2017-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2016年度)
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| 配分額 *注記 |
3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2016年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
2015年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
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| キーワード | 水分解水素発生 / 太陽光利用 / 人工光合成 / 化合物半導体薄膜 / 光電極 / 元素置換 / 太陽エネルギー変換 / 水分解水素製造 / 表面修飾 |
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| 研究実績の概要 |
研究代表者等はこれまでに、ナロウギャップ半導体であるCuInS2、Cu2ZnSnS4などのp型化合物半導体薄膜を光吸収層とする水分解水素発生に取り組んできた。この系では、p型薄膜表面に薄いn型半導体層を積層させてp-nヘテロ接合を形成させ、さらにその表面にPt触媒粒子を添加することで外部バイアス電圧印可条件での水分解水素発生が効率よく進行する。太陽光変換効率の向上には、（a）必要な外部バイアス電圧を低下させるためのバンド構造（電子エネルギー構造）の制御と、（b）光生成したキャリアの再結合によるロスを抑制しつつ効率的にとり出すためのp-n界面積の増大が重要である。本研究では、これらに基づいた光電極の設計を実践し、太陽電池に匹敵する超高効率な水分解水素発生光電極を開発することを目的とする。
平成28年度は、前年度までに得られたCuInS2薄膜へのGaおよびAgの部分置換を、Ga全置換とCu2ZnSnS4へのAgの部分置換に応用した。前者のGa全置換で得られたられたCuGaS2薄膜はCuInS2薄膜に比較してポーラスな構造を形成することがわかり、p-n界面積の増大が可能であることがわかった。実際の水の還元電極特性はCuInS2薄膜に比べて低下したが、CuInS2薄膜ではほとんど進行しないCO2の還元反応が進行することを見出した。また、Cu2ZnSnS4へのAg置換では、微少量のAg置換によって、キャリア濃度やキャリ寿命などの薄膜特性が向上することを見出した。
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| 現在までの達成度 (段落) |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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