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

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．

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．