力学的エネルギーによるセレン光電変換デバイスの光発電性能増強メカニズム

• 研究課題/領域番号: 24K01422
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分31020:地球資源工学およびエネルギー学関連
• 研究機関: 立命館大学
• 研究代表者: 小林 大造 立命館大学, 理工学部, 教授 (20557433)
• 研究分担者: 鳥山 寿之 立命館大学, 理工学部, 教授 (30227681) ; 峯元 高志 立命館大学, 理工学部, 教授 (80373091)
• 研究期間 (年度): 2024-04-01 – 2027-03-31
• 研究課題ステータス: 交付 (2024年度)
• 配分額: 18,460千円 (直接経費: 14,200千円、間接経費: 4,260千円); 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: 5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円); 2024年度: 9,230千円 (直接経費: 7,100千円、間接経費: 2,130千円)
• キーワード: ピエゾフォトトロニクス / 力学的エネルギー / 結晶セレン薄膜 / 光発電デバイス / 圧電性半導体薄膜

研究開始時の研究の概要

室内の照明光の発電利用が期待されている。結晶セレンを用いた光発電デバイスは、照明光の波長範囲では、理論上の発電効率が高い。しかし、結晶セレンを用いた光発電では異なる材料を組み合わせたヘテロＰＮ接合構造を用いる必要がある。ヘテロPN接合の界面では電気エネルギー取り出し損失の低減が重要である。本提案では力学エネルギーを活用して、接合部における電子と正孔の輸送を促す。具体的には振動やひずみを加えると電位の偏り（圧電分極）を生じる圧電半導体をPN接合部に組み込む。光で生成した電子の取り出しを、圧電分極で促進する「ピエゾフォトトロニクス」によって世界最高性能の結晶セレン光発電デバイスを目指す。