排熱エネルギー有効利用のためのサーマルフォトニクス発電に関する研究

• 研究課題/領域番号: 23K26048
• 補助金の研究課題番号: 23H01353 (2023)
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 基金 (2024); 補助金 (2023)
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分19020:熱工学関連
• 研究機関: 新潟大学
• 研究代表者: 櫻井 篤 新潟大学, 自然科学系, 准教授 (20529614)
• 研究分担者: 宮崎 康次 九州大学, 工学研究院, 教授 (70315159)
• 研究期間 (年度): 2023-04-01 – 2027-03-31
• 研究課題ステータス: 交付 (2024年度)
• 配分額: 18,590千円 (直接経費: 14,300千円、間接経費: 4,290千円); 2026年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円); 2025年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円); 2024年度: 7,930千円 (直接経費: 6,100千円、間接経費: 1,830千円); 2023年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
• キーワード: 排熱エネルギー / 非平衡ふく射 / サーマルフォトニクス / 発電 / ペロブスカイト半導体

研究開始時の研究の概要

本研究では排熱エネルギーの回収技術として、半導体素子の非平衡熱ふく射現象を用いるサーマルフォトニクス(TPX)発電に着目する。TPX発電用のペロブスカイト型半導体素子において、電子・光子・熱に関する相互作用の物理を第一原理計算、揺動電磁気学シミュレーションおよび機械学習によって明らかにする。この成果を基に、従来の化合物系半導体素子では難しかった大面積かつ低コストのペロブスカイト型TPX発電システムを世界で初めて成功させる。これが成功すれば、プランクの黒体放射法則に制限されない新たな熱ふく射エネルギー輸送に基づくエネルギーハーヴェスティングの可能性が拓かれる。