2020 Fiscal Year Annual Research Report
Development of clear and transparent infrared light to energy conversion device
| Project/Area Number |
19K22105
|
|---|
| Research Institution | Kyoto University |
|---|
Principal Investigator |
坂本 雅典 京都大学, 化学研究所, 准教授 (60419463)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2019-06-28 – 2021-03-31
|
| Keywords | 太陽電池 / 未利用エネルギー / 赤外光 / プラズモニクス |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
地表に到達する太陽光の４６％は赤外域の太陽光（熱線）であり、未利用の太陽光エネルギー資源として大きな可能性が秘められている。一方で、現代社会においては、熱線はヒートアイランド現象などの環境問題を引き起こす厄介なエネルギーという印象が強い。
熱線（赤外光）をエネルギー資源に変える科学技術が開発されれば、熱線制御（熱線遮蔽）、未利用再生可能エネルギーの開発という二つの面で、太陽光利用に関連する学術研究、産業に大きなインパクトを与え、破壊的イノベーションを創出することができる。本申請では、未開発の再生可能エネルギーである赤外光のエネルギー資源化を目指し、赤外光を電力に変換する透明なデバイス（透明太陽電池）の開発を行った。
申請者は赤外域に局在表面プラズモン共鳴（LSPR）を示すヘビードープ半導体ナノ粒子を光捕集材として利用する事により、既存のチャンピオンデータを10 倍以上も上回る効率で赤外光を化学エネルギーに変換することに成功した[波長1100 nm において変換効率4％を実現、Nat. Commun. 2018, 9, 2314. およびJ. Am. Chem. Soc. 2019, 141, 2446-2450.]。さらには実現不可能と考えられていた長波長限界（2000～2500 nm）領域の太陽光のエネルギー変換を世界で初めて実現した。この驚くべき性能は、申請者の発見したプラズモン誘起“中継”電荷移動という新現象によるものである。更には、赤外光が目に見えないという特性を利用して、赤外光を選択的に吸収する赤外捕集材を活性層として用いる事で窓ガラスと全く見分けのつかない無色透明の太陽電池の開発が可能であることを世界で初めて実証した[Nat. Commun. 2019,10, 406.]。
|
Research Products
(10 results)
