| 研究概要 |
本研究では、環境調和型の新しい発電方法として注目されている熱光起電(Thermo-Photo-Voltaic : TPV)技術について、特に一次エネルギーに再生可能な太陽エネルギーを用いたソーラーTPV(S-TPV)発電システムについて研究を行った。具体的には、我が国初のS-TPV実証実験更には実用化を目指して,その構成要素である,集光光学系,高温受熱器,希土類選択エミッター,光電変換素子の基本設計と基礎データを収集することを目的とした。
得られた成果は以下のとおりである。(1)S-TPV実験を行うための真空チャンバーの製作を行った。Moカップによる熱遮蔽とグラファイト製の太陽受熱器を用いて、目標温度である1200〜1500Kが実現できることを確認した。特に、選択放射材料を用いることにより同様の入力エネルギーにおいても100K程度の受熱器温度の上昇を確認した。これは、選択放射材料によりPVセルに有効な波長域のみの放射が実現したことにより、全体の放射熱損失が低減されたことによると考えられる。(2)熱放射スペクトルを光電変換素子の感度領域内に一致させるためのキー技術である選択放射材料に関して、希土類添加セラミックスエミッタ及び表面微細加工エミッタの製作と評価を行い、その熱放射特性と熱安定性などの特性を評価した。Erを含む希土類選択放射材料においてこれまでNASAが開発しているものより高性能な選択放射特性を有する材料を開発した。また、表面微細加工選択放射素子を高融点金属であるW(タングステン)上に製作するプロセスを確立し、1400Kの高温においても安定な特性を得ることが出来た。(3)GaSb光電変換素子を組み合わせた室内実験を行い、発電効率が光電変換素子とエミッターとの最適な距離を見積もった。
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