研究課題/領域番号 |
16H02117
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研究機関 | 東北大学 |
研究代表者 |
湯上 浩雄 東北大学, 工学研究科, 教授 (60192803)
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研究分担者 |
金森 義明 東北大学, 工学研究科, 准教授 (10333858)
清水 信 東北大学, 工学研究科, 助教 (60706836)
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研究期間 (年度) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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キーワード | 熱光起電力発電 / 熱ふく射 / スペクトル制御 / 熱ダイオード |
研究実績の概要 |
本課題ではこれまでの研究で培ってきた高温環境下でのふく射スペクトル制御技術に基づく熱ダイオード技術および熱放射準単色化技術の開発を行い、ソーラー熱光起電力(Thermo PhotoVoltaic; TPV)発電システムの飛躍的効率向上を目的として研究を行ってきた。ソーラーTPVシステム高効率化のためには入射エネルギー量と放射面からの熱放射量との比、すなわち熱の整流性の指標となる放射抽出効率を大きくする必要がある。昨年度は高い光電変換効率実現のために重要な準単色熱放射構造の作製に成功した。また高い放射抽出効率を有するアブソーバ・エミッタの概念設計を行い75%の放射抽出効率が可能な構造を見出した。今年度は構造および作製プロセスの最適化を行い、光学シミュレーションと同様の狭帯域熱放射ピークを実験的に得ることができた。また高い放射抽出効率が期待できるキューブ型アブソーバ・エミッタを作製し発電試験を行った。その結果、高い放射抽出効率に起因する世界トップレベルの高いエネルギー変換効率(5.6%)を達成することができた。またさらなる効率向上に寄与するものとしてアブソーバにおける角度選択吸収の実現が挙げられる。本研究ではアブソーバ表面に角度選択吸収特性を持たせるのではなく、光学ミラーによりアブソーバからの再放射を回収することで再放射ロスを抑制しエミッタからの放射抽出効率のさらなる向上が可能であることを見出した。以上の研究より新たな太陽エネルギー利用のための基盤技術を構築することができたと考えている。
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現在までの達成度 (段落) |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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今後の研究の推進方策 |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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