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2023 年度 研究成果報告書

ダイヤモンドpn接合を用いた超高効率ベータボルタ電池の研究

研究課題

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研究課題/領域番号 21K18000
研究種目

若手研究

配分区分基金
審査区分 小区分80040:量子ビーム科学関連
研究機関国立研究開発法人産業技術総合研究所

研究代表者

嶋岡 毅紘  国立研究開発法人産業技術総合研究所, エネルギー・環境領域, 研究員 (80650241)

研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2024-03-31
キーワードベータボルタ電池 / 原子力電池 / pn接合 / ダイオード / エネルギー変換
研究成果の概要

半導体中で最高水準のエネルギー変換効率が期待されるダイヤモンドpn接合ベータボルタ電池の研究として、(1)特性を劣化させる欠陥の分類、(2)基板の高品質化・大型、(3)遠隔地を想定したエネルギー変換効率の温度依存性評価を実施した。(1)については、高圧合成基板に由来した積層欠陥が順方向特性を劣化させることが分かった。(2)については、(100)CVDバルク成長技術を用いて、欠陥の低減、大型の(111)CVD基板作製方法に成功した。(3)については、150K以上でSi比2倍以上の高いエネルギー変換効率を得た。

自由記述の分野

原子力工学

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究ではダイヤモンド半導体を用いた電子線のエネルギー変換に関する研究を実施した。
ダイオードが理想的な特性の発揮を妨げる欠陥の分類や出力向上のための素子の大型化、宇宙などの遠隔地を想定したエネルギー変換効率の温度依存性を評価し、シリコンと比較した優位性を実験により示した。本研究で得られた知見は、長期間動作が期待されるベータボルタ電池(電子線とダイオードを組み合わせた発電素子)による宇宙探索やダイヤモンド半導体を利用したパワーエレクトロニクスや耐環境エレクトロニクス等、他分野にも活用が期待される。

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公開日: 2025-01-30  

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