ヘビードープ半導体ナノ粒子を用いた赤外光変換透明デバイスの開発

2020 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 19K22105
• 研究種目: 挑戦的研究(萌芽)
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 中区分28: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): 2019-06-28 – 2021-03-31
• キーワード: ナノ粒子 / 太陽電池 / 光化学 / 赤外光 / 局在表面プラズモン共鳴

研究成果の概要

赤外域に局在表面プラズモン共鳴（LSPR）を示すヘビードープ半導体ナノ粒子を光捕集材として利用する事により、既存のチャンピオンデータを大きく上回る効率で赤外光を化学エネルギーに変換することに成功した。さらには実現不可能と考えられていた長波長限界（2000～2500 nm）領域の太陽光のエネルギー変換を世界で初めて実現した。更には、赤外光が目に見えないという特性を利用して、赤外光を選択的に吸収する赤外捕集材を活性層として用いる事で窓ガラスと全く見分けのつかない無色透明の太陽電池の開発が可能であることを世界で初めて実証した。

自由記述の分野

物理化学

研究成果の学術的意義や社会的意義

地表に到達する太陽光の４６％は赤外域の太陽光（熱線）であり、未利用の太陽光エネルギー資源として大きな可能性が秘められている。一方で、現代社会においては、熱線はヒートアイランド現象などの環境問題を引き起こす厄介なエネルギーという印象が強い。熱線（赤外光）をエネルギー資源に変える科学技術が開発されれば、熱線制御（熱線遮蔽）、未利用再生可能エネルギーの開発という二つの面で、太陽光利用に関連する学術研究、産業に大きなインパクトを与え、破壊的イノベーションを創出することができる。