Frequency Response Analysis of Photorechargeable Process Integrating Photovoltaic and Electrochemical Energy Storage

光伏与电化学储能集成的光充电过程频率响应分析

• 批准号: 21K04156
• 负责人: 野見山 輝明
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Kagoshima University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K04156/
• 关键词: 光蓄電池; 太陽電池; 蓄電池; 酸化チタン; ポリアニリン; ペロブスカイト太陽電池; 周波数応答解析; ゲル電解質; ヘテロ接合太陽電池; 導電性高分子; チタニア多孔体; ペロブスカイト系太陽電池; 高速充放電

太陽光発電層(PVL)を酸化チタン-ポリアニリンの多孔体複合体(TP)からなる蓄電層(STL)上に積層した「蓄電機能を持つ太陽電池:光蓄電池」の開発を目的とし，研究手法として周波数応答解析を用いる．この目的に対して，2021年度より継続して，酸化銅・酸化亜鉛発電層(CZ-PVL)の研究と酸化チタン-ポリアニリン蓄電層(TP-STL)の研究を並列に行っている．PVLについては，CZ-PVLでは十分な光発電を得ることができないと考え，新たにペロブスカイト太陽電池(P-PVL)を研究を進めた．2022年度当初，P-PVL自体の構造の検討を行った．その結果，一般的なペロブスカイト太陽電池で用いられる有機正孔輸送層が蓄電層の電解質溶媒の浸潤や蒸散で劣化することが懸念されるため，絶縁体多孔体層と炭素多孔体層を正孔輸送層としたPSCに取り組むこととし，その成膜の基礎的知見を得た．TP-STLについては，2021年度から継続で，蓄電層の高容量化のためにTP-STLの厚膜（ペレット）化に取り組み，ベースとなる酸化チタン多孔体ペレット表面に熱CVDによる導電FTO膜を形成することでポリアニリン電着に成功し．TP-STLの厚さを従来の100 μmから1 mm厚まで増やすことができた．さらにTP-STLについて，P-PVLとの積層のために，電解質の擬固体（ゲル）化に取り組んた．その結果，非水溶媒系のゲル電解質を浸透させたTP-STLにて充放電を確認した．しかしながら，ゲル電解質を用いたときの蓄電量は，液体電解質の7割程度に減少することが分かった．この原因は，電気化学インピーダンスの周波数応答解析により，ゲル電解質の溶媒として用いたジメチルホルムアミドの分子がポリアニリン電着膜の分子鎖に取り込まれ，緻密なポリアニリン電着膜が緩むことで，充放電時の電荷移動が阻害されるためと分かった．

这项研究的目的是开发具有存储功能的太阳能电池：光储存电池，其中太阳能发电层（PVL）层压在由多孔氧化钛氧化钛合醇复合材料（TP）组成的储存层（STL）上，并将频率响应分析用作研究方法。为此，我们继续对氧化铜和氧化锌发电层（CZ-PVL）和氧化二氧化钛二聚苯胺储存层（TP-STL）进行研究，这是自2021财年以来的平行研究。对于PVL，我们认为CZ-PVL将无法获得足够的光伏发电的细胞。在2022财政年度开始时，我们研究了P-PVL本身的结构。结果，人们担心，由于电动储存层中电解质溶剂的浸润和蒸发，在普通钙钛矿太阳能电池中使用的有机孔传输层将恶化，因此我们决定使用PSC，​​该PSC使用多孔绝缘体和多孔碳层作为孔传输层作为孔传输层，并且我们获得了胶片形式的基本知识。关于TP-STL，我们继续在2021财年继续持续，并一直在努力制作TP-STL厚膜（颗粒），以增加电力存储层的容量，并通过使用热CVD在基本氧化钛氧化物多孔Pellet的表面上形成导电FTO膜来成功地沉积多苯胺。 TP-STL的厚度可以从常规的100μm增加到1毫米的厚度。此外，对于TP-STL，我们一直在研究伪固体（凝胶）电解质的形成，以便用P-PVL堆叠它们。结果，使用TP-STL确认了电荷和放电，TP-STL已用非水溶剂基凝胶电解质渗透。但是，发现使用凝胶电解质时存储的电量降低到液体电解质的70％。原因是通过电化学障碍的频率响应分析来确定的，因为将用作凝胶电解质的溶剂的二甲基甲酰胺的分子纳入了聚苯胺电沉积膜的分子链中，以及在充电和放电过程中抑制了密集的聚苯胺电载体膜的分子链。

项目成果

基板前処理による稠密で(002)配向したパルス電着ZnO膜の作製と光蓄電池への応用

基底预处理制备致密（002）取向脉冲电沉积ZnO薄膜及其在光伏电池中的应用

• 发表时间: 2021
• 作者: 東 玲央;有働 直輝;野見山 輝明;堀江 雄二;小ヶ口 晃
• 通讯作者: 小ヶ口 晃

柔軟性をもつアモルファス IZO ナノファイバ導電不織布基板の作製

柔性非晶IZO纳米纤维导电非织造基材的制备

• 发表时间: 2022
• 作者: 大木下潤;小川裕貴;野見山輝明;堀江雄二
• 通讯作者: 堀江雄二

基板表面の改質およびZnO膜の溶解抑制によるZnO膜の稠密化と光蓄電池への応用

通过基底表面改性实现ZnO薄膜致密化并抑制ZnO薄膜溶解及其在光伏电池中的应用

• 发表时间: 2021
• 作者: 東 玲央;有働 直輝;野見山 輝明;堀江 雄二; 小ヶ口 晃
• 通讯作者: 小ヶ口 晃

炭素層と絶縁層を正孔輸送層としたペロブスカイト太陽電池を発電層に用いた光蓄電池

一种采用钙钛矿太阳能电池的光伏电池，其具有碳层和绝缘层作为发电层的空穴传输层。

• 发表时间: 2022
• 作者: 有働 直輝;野見山 輝明;堀江 雄二;三原 千都世
• 通讯作者: 三原 千都世

光蓄電池の全固体化へ向けた蓄電層の電極構造の模索

探索存储层电极结构以实现全固态光伏电池

• 发表时间: 2022
• 作者: 板敷龍政;日高新詞;寳楽莉乃;野見山輝明;堀江雄二
• 通讯作者: 堀江雄二