Infrared Energy Harvester by Artificially Structured Heterojunction

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 16H06364
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (S)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Inorganic materials/Physical properties
• Research Institution: National Institute for Materials Science
• Principal Investigator: NAGAO Tadaaki 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 国際ナノアーキテクトニクス研究拠点, MANA主任研究者 (40267456)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 石井 智 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 国際ナノアーキテクトニクス研究拠点, 主幹研究員 (80704725) ; 北島 正弘 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 国際ナノアーキテクトニクス研究拠点, NIMS特別研究員 (00343830) ; 武田 淳 横浜国立大学, 大学院工学研究院, 教授 (60202165)
• Project Period (FY): 2016-05-31 – 2021-03-31
• Keywords: 赤外線 / 太陽熱 / 熱放射 / エネルギー変換 / 薄膜・表界面 / ナノ構造

Outline of Final Research Achievements

We have established materials-science approach for understanding and utilizing photoenergy conversion phenomena taking place at the surface/interface of nano-scale systems. Wavelength-selective photoenergy converter structures and thin film materials and nano-materials were developed for efficiently interacting with light and converting it to the heat and electricity. We combined ab initio electronic/optical property simulations and electromagnetic simulations of the nanophotonic device structure, for optimizing the materials developments and device geometry simultaneously to realize high-performance photoenergy converters.

Free Research Field

赤外帯域の材料物性を中心としたナノサイエンスとエネルギー応用

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

物質や材料の赤外物性とナノ微細構造による電磁場制御の方法論とを融合することで、高いエネルギー変換効率で太陽光エネルギーを利用したり、波長を制御しながら熱放射や吸収を生じたりする、熱光・光熱変換構造のための材料開拓と構造設計の学術的方法論と技術を開拓した。これにより、太陽熱利用、省エネ加熱加工や熱光発電、ユビキタスな自家給電式受動センサーへむけた基盤技術など、Society5.0に向けた新しい基盤技術の創成に貢献できる道筋を開拓することができた。