Stable photoelectrochemical reactions at solid/solid interfaces toward solar energy conversion and storage

太陽光エネルギー変換と貯蔵を目的する固液界面における光電気化学反応

渡邊 健太*; 堀澤 侑平*; 吉本 将隆*; 田村 和久   ; 鈴木 耕太*; 菅野 了次*; 平山 雅章*

Watanabe, Kenta*; Horisawa, Yuhei*; Yoshimoto, Masataka*; Tamura, Kazuhisa; Suzuki, Kota*; Kanno, Ryoji*; Hirayama, Masaaki*

電気化学反応の固液界面から固固界面への拡張が進んでいる。本研究では、酸化チタン/リン酸リチウム/リチウムから構成される全固体電池で安定的に光電気化学反応を起こすことに成功した。酸化チタンの電位をフラットポテンシャルより正側にして光照射すると酸化電流が増加した。固固界面における光電気化学反応の原理は、固液界面の場合と同じであると考えられ、光電気化学反応が全固体電池でも起こせることを示した。

Electrochemistry has extended from reactions at solid/liquid interfaces to those at solid/solid interfaces. In this study, we achieve the stable photoelectrochemical reaction at the semiconductor-electrode/solid-electrolyte interface in Nb-doped anatase-TiO (a-TiO:Nb)/LiPO (LPO)/Li all-solid-state cell. The oxidative currents of a-TiO:Nb/LPO/Li increase upon light irradiation when a-TiO:Nb is located at a potential that is more positive than its flat-band potential. The photoelectrochemical reaction at the semiconductor/solid-electrolyte interface is driven by the same principle as that at semiconductor/liquid-electrolyte interfaces. Thus, we extend photoelectrochemistry to all-solid-state systems composed of solid/solid interfaces.