2017 Fiscal Year Annual Research Report
High-efficiency rectenna solar cell based on quasi monochromatic conversion of sunlight
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15K13395
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
湯上 浩雄 東北大学, 工学研究科, 教授 (60192803)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
金森 義明 東北大学, 工学研究科, 准教授 (10333858)
清水 信 東北大学, 工学研究科, 助教 (60706836)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 熱ふく射 / レクテナ / ダイオード |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では潜在的に既存の太陽エネルギー変換デバイスを凌駕する可能性を持つレクテナソーラーセルにおいて「太陽光準単色化デバイスの作製」とそれに対応する「赤外アンテナの設計と作製」を行い飛躍的な効率向上を達成するための知見を得ることを目的として以下の研究を行った。
1.これまで太陽光準単色化デバイスとしてマイクロキャビティ開口部を極薄金属膜でカバーしたClosed-endマイクロキャビティ構造の作製を行ってきた。これはレーザー光学におけるOutput-Coupler鏡の概念を応用し、キャビティ内への光局在効果を増強することによってキャビティのQ値を向上させ、準単色的熱放射の実現を目指すものである。今年度はClosed-endマイクロキャビティ構造の作製および評価を目的に研究を行った。本構造においては極薄金属膜の平坦性が非常に重要であることが明らかとなったため、まず平坦ガラス基板に極薄金属膜を作製し、その上にキャビティを形成するこれまでと逆のプロセスで構造を作製した。その結果、シミュレーションと同様の近赤外域において狭帯域な熱放射ピークを有する構造を実現することができた。
2.光レクテナシステムにおいてはアンテナのみの設計でははく、アンテナ―ダイオード一体型構造の検討、特にダイオードの検討が重要であることがわかり、昨年度からMIMダイオード構造をベースにした構造作製を行っている。その結果、数値解析によって近赤外光において高い吸収特性を有し、光周波数領域で動作が可能なアンテナ―ダイオード構造の概念設計を完了した。またそのダイオード構造を作製し、実際に整流性を確認することができた。
以上の研究を通し、太陽光を高効率に変換可能な光レクテナシステム実現のために必要な課題である、準単色的熱放射光の実現と光周波数領域で応答可能なレクテナシステムの解決に道筋を示すことができた。
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Research Products
(20 results)
