力学的エネルギーによるセレン光電変換デバイスの光発電性能増強メカニズム

• Project/Area Number: 24K01422
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 31020:Earth resource engineering, Energy sciences-related
• Research Institution: Ritsumeikan University
• Principal Investigator: 小林 大造 立命館大学, 理工学部, 教授 (20557433)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 鳥山 寿之 立命館大学, 理工学部, 教授 (30227681) ; 峯元 高志 立命館大学, 理工学部, 教授 (80373091)
• Project Period (FY): 2024-04-01 – 2027-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2024)
• Budget Amount: ¥18,460,000 (Direct Cost: ¥14,200,000、Indirect Cost: ¥4,260,000); Fiscal Year 2026: ¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000); Fiscal Year 2025: ¥5,460,000 (Direct Cost: ¥4,200,000、Indirect Cost: ¥1,260,000); Fiscal Year 2024: ¥9,230,000 (Direct Cost: ¥7,100,000、Indirect Cost: ¥2,130,000)
• Keywords: ピエゾフォトトロニクス / 力学的エネルギー / 結晶セレン薄膜 / 光発電デバイス / 圧電性半導体薄膜

Outline of Research at the Start

室内の照明光の発電利用が期待されている。結晶セレンを用いた光発電デバイスは、照明光の波長範囲では、理論上の発電効率が高い。しかし、結晶セレンを用いた光発電では異なる材料を組み合わせたヘテロＰＮ接合構造を用いる必要がある。ヘテロPN接合の界面では電気エネルギー取り出し損失の低減が重要である。本提案では力学エネルギーを活用して、接合部における電子と正孔の輸送を促す。具体的には振動やひずみを加えると電位の偏り（圧電分極）を生じる圧電半導体をPN接合部に組み込む。光で生成した電子の取り出しを、圧電分極で促進する「ピエゾフォトトロニクス」によって世界最高性能の結晶セレン光発電デバイスを目指す。