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光触媒性半導体超微粒子FeS2を高分散に担持した鎖状化合物（１次元物質）KFeS2を電極とした電池において、我々は金属イオンの光インターカレーションを利用した光蓄電池の実現を目指している。我々はFeS2 /KFeS2複合材料電極を作用極、またCuを対極として、Cuイオンを含む電解液で電池を構成した。昨年度、本研究結果から複合材料電極への光照射中に、起電力は増大していくが、光照射を停止すると自己放電せずに起電力を保持し、また光照射時間に比例して蓄電量が増大することがわかっている。このメカニズムを調べるためにX線回折測定を行い、CuがKFeS2鎖間にインターカレーションしていることがわかった。
またCu以外の各種金属イオンを含有する電解液による光蓄電池を構成して、金属イオンの光インターカレーションの有無、および光蓄電量を測定した。その結果、Kイオンを含有した光蓄電池において光蓄電量の向上が見られた。また光照射時間とともに光蓄電量の増大も見られた。
本複合材料電極にカーボン系導電助剤を添加することで蓄電量の増大も確認した。電気化学インピーダンス測定により、これは電極界面における電荷移動抵抗の低減効果によると考えられる。
また複合電極材料を金属基板に塗布・焼成することで薄膜セルを構成し、本助成で購入した疑似太陽光装置によりI-V特性を測定した。その結果、従来の蓄電を伴わないシリコン太陽電池などの太陽電池とは異なる特性を示した。これは電極自体が蓄電能を有することを考慮することで説明できる振舞いであることがわかった。
光蓄電池の有望な材料として層状化合物CuFeTe2において酸素を選択的にインターカレーションすることで電気抵抗が変化することがわかった。現在は雰囲気中の酸素分圧によりインターカレション量を制御しているが光触媒性半導体超微粒子の担持による光蓄電池への開発の指針を見出した。
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