太陽電池の効率向上のための新しい双方向波長変換材料の開発

2019 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 17K00666
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 持続可能システム
• 研究機関: 神戸大学
• 研究代表者: 佐俣 博章 神戸大学, 海事科学研究科, 教授 (90265554)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2020-03-31
• キーワード: 多元系酸化物 / 結晶合成 / 液相中合成 / 光物性 / 波長変換 / アップコンバージョン / 太陽電池

研究成果の概要

本研究では、独自に開発した液相中合成手法を駆使して、多元系酸化物を母体とした置換型結晶を合成した。合成した様々な組成の良質な結晶を用いた物性評価を通して、新しい多元系酸化物双方向波長変換材料を開発した。開発した新材料は、紫外光を可視光に変換するダウンシフトと赤外光を可視光に変換するアップコンバージョンを同時に発現することが分かった。さらに、同物質を分散させたコンポジット膜をアモルファスシリコン太陽電池に適用すると、発電効率の向上に効果があることを明らかにした。

自由記述の分野

固体物性工学

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究では、良質な結晶を合成することが困難な多元系酸化物において、通常の固相反応法よりも低い温度で、最大七つの元素を含む結晶の合成に成功した。本手法を用いれば、他の多元系酸化物においても良質な結晶の合成が可能になることが予想される。また、新しい双方向波長変換材料を開発し、波長変換型太陽電池の有用性を示した。長波長光を短波長光に変換するアップコンバージョンは、太陽電池の高効率化以外にも、光医療やレーザ技術、水素製造などその応用範囲が広く、本研究で得られた成果は物質科学の学術的基盤形成の上で意義のあるものと考える。