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Impact of spectral control of near field radiation around micro cavities and its application into high density thermophotovoltaic generation of electricity

Research Project

Project/Area Number 19360096
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Research Field Thermal engineering
Research InstitutionTokyo Institute of Technology

Principal Investigator

HANAMURA Katsunori  Tokyo Institute of Technology, 炭素循環エネルギー研究センター, 教授 (20172950)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) IHARA Manabu  東京工業大学, 炭素循環エネルギー研究センター, 准教授 (90270884)
Project Period (FY) 2007 – 2008
Project Status Completed (Fiscal Year 2008)
Budget Amount *help
¥19,630,000 (Direct Cost: ¥15,100,000、Indirect Cost: ¥4,530,000)
Fiscal Year 2008: ¥10,400,000 (Direct Cost: ¥8,000,000、Indirect Cost: ¥2,400,000)
Fiscal Year 2007: ¥9,230,000 (Direct Cost: ¥7,100,000、Indirect Cost: ¥2,130,000)
Keywords近接場光 / キャビティ / エネルギー変換 / 波長選択 / 熱光起電力電池 / マイクロキャビティ
Research Abstract

鏡面研磨されたニッケル金属表面に製作された0.5μm×0.5μm×0.5μmのマイクロキャビティにより、遠方で計測される伝播成分について、このキャビティサイズに相当する空洞共振波長(0.89μm)近傍において放射率は0.95と高く、また、カットオフ波長1μm より長い波長では、鏡面放射率に等しいおよそ0.2程度であることが示され、波長が制御できることが明らかとなった。さらに、このマイクロキャビティ内部からの放射を、マックスウェル方程式を解くことで、近接場成分がキャビティ外部まで達していることが明らかとなり、擬似的な近接場光として検出できること、さらに伝播成分と同様にこのキャビティにより波長制御が可能であることを示唆した。そこで、この擬似近接場光強度とその波長選択性を明らかにするために"真空型近接場光学顕微システム"装置を独自に開発した。一方、分子線エピタキシャル装置を用いて、波長1.8μmまでの赤外線を電気に変換できるアンドープGaSb電池を作製した。そして、黒体炉を用いた等強度半球入射光による発電効率測定装置を独自に開発し、伝播成分による発電効率を明確にできることを示した。さらに1000Kに加熱された放射面と電池を真空容器内で数百ナノまで近づけることにより、伝播成分に比べて、開放電圧1.4倍、短絡電流4倍の出力が得られることを明らかにした。

Report

(3 results)
  • 2008 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2007 Annual Research Report
  • Research Products

    (25 results)

All 2009 2008 2007 Other

All Journal Article (11 results) (of which Peer Reviewed: 6 results) Presentation (10 results) Remarks (1 results) Patent(Industrial Property Rights) (3 results)

  • [Journal Article] Normal Spectral emittance of a nickel metal surface with rectangular microcavities2009

    • Author(s)
      Daisuke Hirashima, Yuki Kameya and Katsunori Hanamura
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      Heat Transfer Asian Research 38(3)

    • NAID

      10021064625

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      Pages: 167-171

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      10021064625

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      J. of Thermal Science and Technology(Special Issue on the 2007 ASME-JSME Thermal Engineering Conference and Summer Heat Transfer Conference) Vol.3, No.1

      Pages: 33-44

    • NAID

      130000099173

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      日本物性学会誌 Vol. 22

      Pages: 167-171

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      Pages: 33-44

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    • Industrial Property Rights Holder
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    • Filing Date
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    • Industrial Property Rights Holder
      東京工業大学
    • Patent Publication Number
      2008-300628
    • Acquisition Date
      2008-12-11
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    • Inventor(s)
      花村 克悟
    • Industrial Property Rights Holder
      東京工業大学
    • Industrial Property Number
      2007-145081
    • Filing Date
      2007-05-31
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URL: 

Published: 2007-04-01   Modified: 2016-04-21  

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