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階層的メゾスコピック表面構造を組込んだ太陽光エネルギー変換膜の創製

研究課題

研究課題/領域番号 14550651
研究種目

基盤研究(C)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 金属物性
研究機関長岡技術科学大学

研究代表者

石黒 孝  長岡技術科学大学, 工学部, 助教授 (10183162)

研究分担者 濱崎 勝義  長岡技術科学大学, 工学部, 教授 (40143820)
研究期間 (年度) 2002 – 2003
研究課題ステータス 完了 (2003年度)
配分額 *注記
3,100千円 (直接経費: 3,100千円)
2003年度: 600千円 (直接経費: 600千円)
2002年度: 2,500千円 (直接経費: 2,500千円)
キーワード太陽光吸収膜 / 傾斜機能膜 / 凸凹表面 / メゾスコピック構造 / 超微粒子 / エネルギー変換膜 / プローブ顕微鏡 / 波長選択性 / 凹凸表面
研究概要

本研究は自然エネルギー利用の時代背景を受けて、中でも太陽光エネルギーを吸収し熱エネルギーに変換する太陽光・熱エネルギー変換システム膜の高性能化を目指し、特に変換膜におるナノ粒子構造、表面メゾスコピック凹凸構造に注目して研究を遂行した。
光熱変換膜においてはAgナノ構造の光学特性、熱安定性特性の評価を行った。その結果を踏まえて太陽光・熱エネルギー変換システム膜を作製し373K、大気質量(AM)1.5において太陽光熱変換効率(η)0.72、到達温度550Kを実現した。
我々はすでに不完全に窒化したスパッタA1-N膜が高い太陽光エネルギー吸収率を示すことを見出している。理由はA1とA1Nが混在することで適度な吸収媒質であると共に表面に形成されたメゾスコピック凹凸により傾斜屈折率分布が実現しているためである。しかしこの膜は放射率において改善すべき余地を残している。
そこで金属A1スパッタ膜においてメゾスコピック表面凹凸構造制御を異なる基板温度での二段階成膜により実現し、その高赤外線反射率特性を活かして、太陽光吸収層としてのA1-Nスパッタ膜を成膜し、さらに凹凸表面上での透明反射防止膜(A1N)の有効性を見出し、結果として太陽光吸収率α=0.92,放射率ε=0.06(373K)を達成した。
これとは別のアプローチとして表面凹凸を有するA1-Nスパッタ膜の高い太陽光吸収率を活かし、且つ放射率を低減させるためにITO透明導電膜による被覆を試みた。室温で成膜しその後熱処理することで放射率を制御できることが明らかとなった。

報告書

(3件)
  • 2003 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2002 実績報告書
  • 研究成果

    (5件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (5件)

  • [文献書誌] M.Nishimura, T.Ishiguro: "Solar Light Absorption Property of Nano-Structured Silver Layer and Application to Photo-Thermal Energy Conversion Coating"Mater.Trans.. 43(8). 2073-2079 (2002)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.Nishimura, T.Ishiguro: "Solar Selective Absorber Coating Composed of Aluminum and Nitrogen with High Performance Induced by Surface Roughness"Jpn.J.Appl.Phys.. 43(2). 754-761 (2004)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Masato Nishimura, Takashi Ishiguro: "Solar Light Absorption Property of Nano-Structured Silver Layer and Application to Photo-Thermal Energy Conversion Coating"Mater.Trans.. 43(8). 2073-2079 (2002)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Masato Nishimura, Takashi Ishiguro: "Solar Selective Absorber Coating Composed of Aluminum and Nitrogen with High Performance Induced by Surface Roughness"Jpn.J.Appl.Phys.. 43(2). 754-761 (2004)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.Nishimura, T.Ishiguro: "Solar Selective Absorber Coating Composed of Aluminum and Nitrogen with High Performance Induced by Surface"JPn.J.Appl.Phys.. 43(2). 754-761 (2004)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書

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公開日: 2002-04-01   更新日: 2016-04-21  

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