エネルギーと環境 193

彦根市ひこにゃんイラストに対する画像結果
彦根藩の当主である井伊直孝公をお寺の門前で手招き雷雨から救った
と伝えられる招き猫と井伊軍団のシンボルとも言える赤備え（戦国時
代の井伊軍団編成の一種、あらゆる武具を朱りにした部隊編成のこと）
と兜（かぶと）を合体させて生まれたキャラクタ－。

　　　　　　　　　　　　　

【季語と短歌：３月２９日】

　　　　　　霾天や桜前線”異常なし”　

　　　　　　　　　　　　　　　高山　宇（赤鬼）

✳️　2024年度光産業出荷額　1.8%成長/12兆6309億円
2023年度全出荷額（実績）は12兆4,035億円，成長率-3.5%，2023年
度国内生産額（実績）は5兆9,290億円，成長率-3.2%となった。

✳️　ペロブスカイトPVの発電効率1.5倍

3月24日、三菱マテリアルは2025年エネコートテクノロジーズと共同
で、従来の約1.5倍の発電効率を実現したペロブスカイト太陽電池向け
成膜用インクを開発。
三菱マテリアルによると、逆型構造のペロブスカイト太陽電池では、
電子のみを集電板に運搬するための電子輸送層を、ペロブスカイト発
電層にダメージを与えずに形成する必要がある。また、ペロブスカイ
ト太陽電池の商用化に向けて、より低コストの材料や成膜方法を開発
することが求められていた。今回開発した塗布型の電子輸送層成膜用
インクは、酸化スズナノ粒子の表面を適切な材料で被覆している。こ
れにより有機溶媒中に凝集させることなく分散させ、ペロブスカイト
発電層に十分に密着した塗膜を形成することが可能になった。これを
使用することでペロブスカイト発電層から生成される電子を金属電極
に効率的に輸送できるようになり、発電効率が従来の約1.5倍の16.0％
に向上。

図1. 本研究で用いた「硫黄プラズマ援用スパッタリング法」の模式図。
(a) 装置の全体像と、(b) 硫黄プラズマ供給装置の内部の様子。
✳️　太陽電池用SnS薄膜の最適組成解明
東北大学の研究グループは，S硫化スズ（SnS）薄膜太陽電池の性能を
左右するSnS薄膜の電気的性質と膜質に，スズと硫黄の比率（組成）
が及ぼす影響を解明。SnSは，地球上に豊富で無害なスズと硫黄だけ
で構成される環境に優しい半導体であることから，太陽電池や熱電変
換素子としての活用が期待されている。しかし，硫黄が蒸発しやすい
元素であることから，SnSを薄膜にする際には，スズと硫黄の比率が
化学式通りの 1:1 からわずかにずれるが，その影響については十分に
解明されていなかった。研究では，SnS薄膜を作製する際に，硫黄の
供給量を厳密に制御できる独自の手法を用いた。具体的には，SnS 焼
結体をターゲットとした通常のスパッタリングに加えて，プラズマ化
した硫黄を薄膜堆積部に供給する。硫黄プラズマは硫黄粉末をヒータ
ーで加熱して得られる硫黄蒸気に高周波を印加することで得られる。
硫黄粉末の加熱温度を変えることで，硫黄プラズマの供給量を制御し，
薄膜中の硫黄量を精密にコントロールした。これにより，スズと硫黄
の比率が微妙に異なるp型SnS薄膜（1:0.81，1:0.96，1:1，1:1.04）の
作製に成功。これらの薄膜を詳細に解析した結果，わずかな組成のず
れが，電気的特性や膜質に大きな影響を及ぼすことが明らかになった。
【論文情報】
タイトル：Non-stoichiometry in SnS: How it affects thin-film
morphology and electrical properties
掲載誌：APL Materials　
DOI：10.1063/5.0248310
https://doi.org/10.1063/5.0248310

三次元磁壁移動型磁気メモリの概略図　出所：岐阜大学他

✳️　層厚制御した多層構造の人工強磁性細線作製
岐阜大学と名古屋大学、早稲田大学、京都大学の研究グループが、層
膜を制御した多層構造の「人工強磁性細線」の作製に成功した。人工
強磁性細線を利用した大容量メモリや磁気センサーの開発などに期待
する。3月27日 10時30分公開

人工強磁性細線：組成の異なる強磁性金属同士の層厚がnmオーダー
で多層構造になった細線のこと。1980年代頃から研究が始まった「人
工格子」（各層の厚さを原子層単位で制御して積層した人工的多層膜
のこと）になぞらえて「人工強磁性細線」と名付けた。
二浴電析法：2種類の電解質溶液を利用して電析する手法。異なる電解
質溶液で電析を行い、異なる物質を積層させることができる技術。一
方で、積層させる電極などを異なる電解質溶液間で物理的に移動させ
る必要がある。

図　リチウムー水素電池の概略図：Li−H電池の概略図。挿入図は、充電および放電中の
　　Li−H電池内のイオン選択的輸送の概略図。

✳️ 充電式リチウム水素ガス⓶
【要約】
世界的なクリーンエネルギーへの移行とカーボンニュートラルでは、
高性能バッテリーの開発が求められている。ここでは、最も軽い元素
であるLiとHの2つを利用した充電式リチウム金属触媒水素ガス(Li-H)
電池を報告する。Li−H電池は、Hの酸化還元によって動作。カソード
に /H、アノードに Li/Li。Hの普遍的な性質++　カソードにより、バ
ッテリーは最大2825Whkg−1の高い理論比エネルギーを含む魅力的な
電気化学的性能を実証、放電電圧3V、往復効率99.7%、可逆面容量 5
〜20mAh cm−2、-20〜80°Cの広い動作温度範囲、および活物質の高
い利用率を備えた全気候特性。再充電可能な陽極フリーLi−H電池は
<0.1 mg cmの低触媒負荷下で、費用対効果の高いリチウム塩からLi
金属をめっきすることによりさらに構築される。この研究は、高性能
エネルギー貯蔵アプリケーション向けの触媒水素ガスカソードに基づ
く電池設計法を示す。
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TableS1. Li-Hバッテリーの異なる放電生成物に対する理論的特定エネルギー

図S1. スウェージロック型Li-Hセルのセットアップ

図 S2. Li-H セルの GC および DEMS 分析。(a) Li-H セルの GC 分析セットアップ。異なる
放電電流密度での 12.5 M H3PO4 カソード電解質を使用した Li-H セルの H2 生成の変化
(b) および対応する放電曲線 (c)。14.5 M H3PO4 カソード電解質を使用した Swagelok Li-
H セルの H2 発生の DEMS 分析 (d)。Swagelok Li-H バッテリーの対応する電圧プロファ
イル (e)。バッテリーのガス経路が緑色で強調表示された DEMS システムの実験セットア
ップ (f)。

図S2。 Li-H セルの GC および DEMS 分析。(a) Li-H セルの GC 分析セットアップ。異なる
放電電流密度での 12.5 M H3PO4 カソード電解質を使用した Li-H セルの H2 生成の変化
(b) および対応する放電曲線 (c)。14.5 M H3PO4 カソード電解質を使用した Swagelok
Li-H セルの H2 発生の DEMS 分析(d)。Swagelok Li-H バッテリーの対応する電圧規定 (e)。
バッテリーのガス経路が緑色で強調表示された DEMS システムの実験セットアップ (f)。

図 S4. 電流密度 1.0 mA cm-2、固定容量 0.5 mAh cm-2 での Li-H セルのサイクル性能
(a) と電流密度 0.5 mA cm-2、固定容量 5.0 mAh cm-2 での Li-H セルのサイクル性能 (b)

図 S4. 電流密度 1.0 mA cm-2、固定容量 0.5 mAh cm-2 での Li-H セルのサイクル性能
(a) と電流密度 0.5 mA cm-2、固定容量 5.0 mAh cm-2 での Li-H セルのサイクル性能 (b)

図 S5. 異なる濃度の H3PO4 電解質と異なる放電深度 (DOD) を使用した Li-H バッテリー
の性能。(a) 異なる濃度の H3PO4 電解質を使用した Li-H バッテリーの OCV。電流密度
0.5 mA cm-2 で (b) 10 M および (c) 12 M のカソード H3PO4 電解質を使用した Li-H セ
ルの完全放電および充電状態での放電/充電曲線。(d) 15 µL 14.5 M H3PO4 カソード電解
質を使用した 2 mAh cm-2 の設定容量での Li-H セルのサイクル性能。(e) 25 µL 14.5 M
H3PO4 カソード電解質を使用した 5 mAh cm-2 の設定容量での Li-H セルのサイクル性能。

図S6。Pt/Cカソードの特性。(a)、(c)、XPSおよび(b)、(d)、Li-Hセルにおける50サイクル
前(a, b)および後(c, d)のPt/CカソードのSEM画像

図S7。Li-Hバッテリー用Pt/C触媒のリサイクル。