Development of clear and transparent infrared light to energy conversion device

2020 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K22105
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Medium-sized Section 28:Nano/micro science and related fields
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: sakamoto masanori 京都大学, 化学研究所, 准教授 (60419463)
• Project Period (FY): 2019-06-28 – 2021-03-31
• Keywords: ナノ粒子 / 太陽電池 / 光化学 / 赤外光 / 局在表面プラズモン共鳴

Outline of Final Research Achievements

By using heavy-doped semiconductor nanoparticles that exhibiting localized surface plasmon resonance (LSPR) in the infrared region as a light-harvesting material, we succeeded to convert infrared light into chemical energy with an efficiency that exceeds the existing champion record. Furthermore, we realized that the energy conversion of solar light in the long-wavelength limit (2000-2500 nm) region for the first time. By utilizing the property that infrared-light-selective light-harvesting materials are invisible, we demonstrated the proof of concept of colorless and transparent solar cells, which are indistinguishable from window glass.

Free Research Field

物理化学

Academic Significance and Societal Importance of the 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。