甲南大学フロンティア研究推進機構

KONAN INFINITY

光エネルギー変換が拓く新しい世界

化学の立場からのアプローチによる太陽エネルギーの変換と有効利用

理工学部 機能分子化学科 教授
池田 茂

環境調和型の太陽電池を安価に作る

 無機の化合物半導体からなる薄膜太陽電池は、省資源型であることから、将来の太陽電池の本命とも目されています。しかし、その製造には、大規模な真空設備を必要とすることに加えて、希少元素を利用しているなどの問題があります。これらを解決するため、電気化学堆積法や塗布法など溶液を用いた非真空プロセスに よる無機化合物半導体薄膜、半導体ナノ粒子あるいは有機半導体と無機半導体とのハイブリッド材料など、資源的に豊富な元素を使って製造できる新しい太陽電池の開発を行っています。

光エネルギーの化学的利用

 水分解による水素製造は、将来の社会エネルギーシステムのための新技術として注目されています。その実現のため、太陽エネルギーを利用した光触媒や光電極に よる水分解への期待が高まっています。しかし、現状のこの系のエネルギー変換効率は、太陽電池と比べるととても低く、いかに高効を向上させるかが研究のターゲットとなっています。私たちの研究室では、反応系や光触媒・光電極の電子エネルギー構造を制御することにより、その実現を目指しています。

コア・シェル構造をもつ触媒

 金属ナノ粒子は、極めて高い触媒活性をもっていますが、融合して大きな粒子になろうとする性質があります。そのため、ナノ粒子表面をポリマーや有機分子で修飾するなどの工夫が必要です。しかし、このような修飾剤は金属ナノ粒子上の反応活性点も覆ってしまうため、金属ナノ粒子特有の高い触媒作用を低下させる原因になります。私たちは、高活性な金属ナノ粒子触媒を設計する1つの指針として、中空シェルに「はだか」の金属ナノ粒子を内包させたコア-シェル構造を提案するとともに、その実現のための研究をすすめています。


【研究助成】
○ 科学研究費助成事業 新学術領域研究(平成27年度~平成28年度)
 ワイドギャップ化したカルコパイライト半導体光カソードによる高効率水分解反応
○ 科学研究費助成事業 基盤研究(B)(平成27年度~平成29年度)
 銅アンチモン、銀アンチモン硫化物薄膜の精密合成と太陽光エネルギー変換への応用

池田教授 ホームページ
2017年 2月20日作成


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