2022 Fiscal Year Annual Research Report
A proof-of-concept study of heat recovery solar cell
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19K04523
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
上出 健仁 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エネルギー・環境領域, 主任研究員 (50454062)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 熱回収型太陽電池 / 原理実証 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本プロジェクトでは、従来棄てられている排熱の一部を熱電変換による熱起電力として回収することのできる新概念太陽電池「熱回収型太陽電池」の原理実証を行うことを目的とした。熱回収型には大きく分けて２種類の素子（タイプIとタイプII）があり、本課題では特に、太陽光発電(PV)と熱電発電(TE)を組み合わせた直列2端子型PVTEハイブリッド素子に注力し、検証素子の試作と検証実験を通じ信頼性の高い設計理論を確立することを目標とした。
最終年度の主な成果は、直列2端子型PVTEハイブリッド素子の検証実験で不整合損失を回避する設計の理論公式の妥当性を確認したことと、実験で裏付けられたPVTEの設計理論を論文発表したことである。論文において、PVTEハイブリッド素子の温度係数が正になる可能性があることや、市販されているTE素子(BiTe)を使用して正の温度特性を得るためにPV素子が満たすべき条件なども明確に示している。その他の成果として、熱回収型タイプIについても温度勾配を印可した試作素子を用いた原理検証実験が進み、実験結果が理論と整合することが確認できたことから理論の裏付けが得られた。
以上の成果により、「熱回収型太陽電池」の原理検証はおおむね達成された。今後の展望としては、PVTEハイブリッド素子の実用化に向けた最適化を行うことである。特に、原理検証においては試作機における熱回収効果を温度制御下で評価し分析したが、実用化に向けては実用に耐える冷却構造（放冷構造）を最適化する必要がある。また、熱回収型タイプＩの検証実験で得られた成果については早期の論文化が望まれる。
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