屋内用太陽電池のための光閉じ込め技術の創製

• 研究課題/領域番号: 25K01614
• 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28030:ナノ材料科学関連
• 研究機関: 山形大学
• 研究代表者: 久保田 繁 山形大学, 大学院理工学研究科, 教授 (60396588)
• 研究期間 (年度): 2025-04-01 – 2029-03-31
• 研究課題ステータス: 交付 (2025年度)
• 配分額: 18,720千円 (直接経費: 14,400千円、間接経費: 4,320千円); 2028年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円); 2027年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円); 2026年度: 8,190千円 (直接経費: 6,300千円、間接経費: 1,890千円); 2025年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
• キーワード: 太陽電池 / 光閉じ込め / 光学シミュレーション

研究開始時の研究の概要

IoTの普及に伴って、高効率の屋内用太陽電池の開発が期待されており、屋内光で高性能を発揮する有機系太陽電池（有機薄膜・ペロブスカイト太陽電池）が注目されている。そこで本研究では、有機系太陽電池の効率を大幅に向上させるため、表面ナノ構造により光の流れを３次元的に制御することで、発電層に光を閉じ込める技術を開発する。ナノ構造の設計においては、屋内の光学環境を考慮した統計的設計法を構築し、有限差分時間領域法(FDTD法)による大規模最適化を行う。さらに、ナノインプリントを用いて光制御構造を試作し、加工精度や残膜の影響を評価することで、実用的かつ優れた光制御技術を確立する。