二層式光化学電池の仮想デバイスシミュレータの作成

城石 英伸^a*, 鏑木 悠城^a, 瀬尾 美智子^a, 星 尚志^a, 野村 知生^a, 時田 澄男^b, 金子 正夫^a,§

(Received: July 18, 2001; Accepted for publication: November 28, 2001; Published on Web: February 6, 2002)

  2層式光化学電池(Figure 1)の仮想シミュレータをVisual Basicを用いて作成した。この仮想デバイスにより、光照射開始時から定常電流値になるまでの応答速度から、電荷分離速度(k_d)および再結合速度(k_r)を算出することが可能であることが示された(Figure 3)。また、層の厚さを変えて、on-off応答を測定することにより、電荷分離領域の幅を推定できることが示唆された(Figure 4)。光電池の性能を向上させるためには拡散係数の向上だけでなく、光電荷分離効率の向上が重要であることが示された(Figure 5)。[Ru(bpy)₃²⁺]を増感剤、Prussian Blueをメディエータとして用いると、短絡光電流3mA/cm²、開放起電力0.15Vの光電池となることが明らかとなった。作用スペクトル測定(Figure 7)により、[Ru(bpy)₃]²⁺が増感剤として機能していることが示された。仮想デバイスによるシミュレートの結果、k_d= 5 × 10² mol^-1cm³s^-1、k_r = 6 × 10⁹ mol^-1cm³s^-1と算出された。

キーワード: Bipolar photogalvanic cell, Virtual device, Simulation, Methylviologen, Tris(bipyridine)ruthenium

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