2001 Fiscal Year Annual Research Report
太陽熱光起電力による高温輻射-電力直接変換システムの開発
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11555057
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| Research Institution | TOHOKU UNIVERSITY |
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Principal Investigator |
湯上 浩雄 東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (60192803)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
山口 真史 豊田工業大学, 大学院・工学研究科, 教授 (50268033)
圓山 重直 東北大学, 流体科学研究所, 教授 (80173962)
太田 照和 東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (00006678)
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| Keywords | 熱光起電発電 / 太陽電池 / 光電変換素子 / 太陽熱利用 / 集中太陽エネルギー / 選択放射 / 表面微細加工 |
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| Research Abstract |
地球規模でのエネルギー需要の増大に対応するためには,熱を効率的に利用した高効率で環境負荷の少ない発電技術の開発が重要である.このような背景のもとで,熱光起電(Thermo-Rhoto-Voltaic : TPV)発電技術が注目されている.本研究では,我が国初のソーラーTPV(S-TPV)実証実験更には実用化を目指して,その構成要素である,集光光学系,高温受熱器,希土類選択エミッター,光電変換素子の基本設計と基礎データを収集することを目的としている.昨年度までに、(1)S-TPV実験を行うための真空チャンバーの製作を行った。グラファイト製の太陽受熱器を用いて、目標温度である1200(8160)161500Kが実現できることを確認した。特に、選択放射材料を用いることにより同様の入力エネルギーにおいても100K程度の受熱器温度の上昇を確認した。本年度は、選択エミッターと黒体エミッターを用いた場合における、入力エネルギーに対する受熱器温度や光学素子温度を測定し、選択エミッターを用いることにより、より高温の受熱器温度が得られることがわかった。また、光学素子への熱負荷の低減が可能となった。(2)本年度は、GaSb光電変換素子を用いた発電実験を行い、選択放射エミッターを用いることにより、20%程度高い電力エネルギーを得られることがわかった。(3)RCWAにより表面微細加工エミッターの最適形状の探索と、Siを基板とした実験を行い、選択放射特性の評価を行った。その結果、表面微細加工エミッターが有効であることがわかった.また、選択放射エミッターとして希土類添加エミッターと微細加工エミッターの比較を行った。(4)実験の総括を行い、更に研究すべき点の検討を行った。
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[Publications] H.SAI, H.YUGAMI, Y.AKIYAMA, Y.KANAMORI, K.HANE: "SURFACE MICROSTRUCTURED SELECTIVE EMITTERS FOR TPV SYSTEMS"Proceedings of 28th IEEE Photovoltaic Specialists Conference. 1016-1019 (2001)
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[Publications] H.YUGAMI, H.SAI, K.NAKAMURA, N.NAKAGAWA, H.OHTSUBO: "Solar-TPV Using Al_2O_3/Er_3Al_5O_<12> Eutectic Composite Selective Emitter"Proceedings of 28th IEEE Photovoltaic Specialists Conference. 1214-1217 (2001)
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[Publications] Y.Kanamori, K.Hane, H.Sai, H.Yugami: "100nm Period Silicon Antireflection Structures Fabricated Using a Porous Alumina Membrane Mask"APPLIED PHYSICS LETTERS. 78. 142-143 (2001)
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[Publications] Hitoshi Sai, Hiroo Yugami, Yasuhiro Akiyama, Yoshiaki Kanamori, Kazuhiro Hane: "Spectral Control of Thermal Emission by Periodic Microstructured Surfasces in the Near-infrared Region"Journal of Optical Society of America A. 18. 1471-1476 (2001)
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[Publications] S.Maruyama, T.Kashiwa, H.Yugami, M.Esashi: "Thermal Radiation from Two-dimensionally Confined Modes in Microcavityies"Applied Physics Letters. 79. 1393-1395 (2001)
