プラズモンナノ粒子を光捕集部位として用いた透明エネルギー変換デバイスの開発

2018 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 17K19031
• 研究種目: 挑戦的研究(萌芽)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: ナノマイクロ科学およびその関連分野
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 坂本 雅典 京都大学, 化学研究所, 准教授 (60419463)
• 研究期間 (年度): 2017-06-30 – 2019-03-31
• キーワード: 光化学 / エネルギー変換 / 光誘起電子移動 / 透明デバイス

研究成果の概要

赤外域に局在プラズモン共鳴（LSPR : Localized Surface Plasmon Resonance）を示す無機ナノ粒子を用いて、赤外光を電気エネルギーや信号に変換することのできる無色透明な材料の開発に成功した。スズドープ酸化インジウムナノ粒子を光吸収材に応用することで、透明性（可視域の透過率＞９５％）と高い電子移動効率（電荷注入効率：33％）を両立することに成功した。また、本材料は1,400-4,000 nmという近赤外域から中赤外域の光に応答することが明らかになった。本成果は、透明な太陽電池、通信機器、光学センサーなどの最先端デバイスの開発への応用が期待される。

自由記述の分野

光化学

研究成果の学術的意義や社会的意義

我が国の社会事情に適合した新しい再生可能エネルギー生産の形態として、透明なエネルギー変換デバイスを開発するためのキーテクノロジーの開発に成功した。無色透明な材料を用いた光誘起電子移動の実現は、透明太陽電池を用いた目に見えないエネルギー生産を実現するキーテクノロジーとなる。本申請研究においては、目には見えないが長波長で不可視の光である赤外光を電気エネルギーや信号に変換することのできる新しい材料の開発に世界で初めて成功した。研究成果は、透明なセンサーや、見えない通信機器、ガラスのような太陽電池といったSF小説のような電子機器の開発につながることが期待される。