微細構造と光機能性コーティングによる太陽光制御

2007 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 19760622
• Research Institution: Nagaoka University of Technology
• Principal Investigator: 山田 昇 Nagaoka University of Technology, 工学部, 准教授 (90321976)
• Keywords: 太陽エネルギー / 太陽光 / 光制御 / 集光 / 透過反射 / 微細構浩 / 太陽電池 / 太陽熱

Research Abstract

本研究の目的は、太陽光の新たな制御技術の開発である。具体的には、微細構造と選択反射コーティングの組み合わせにより、新たな光機能性(微細集光,微細選択透過・反射など)を発現させる手法を明らかにすることである。平成19年度は、当初の実施計画に従って、周期微細構造加工と選択反射コーティングを施した光学素子の基本的な光機能性を検証するため、レイトレーシング光学解析および試作試験を行った。微細構造として、太陽光波長よりも長い周期を有するプリズム構造のマイクロプリズムアレイを採用し、プリズム形状および選択コーティングの部位の変化に対する集光・反射・透過作用を解析した後、いくつかの素子を試作し、その光学特性を測定した。本測定のために任意の光線入射および反射角に対する透過・反射スペクトル測定装置を本研究経費で購入した。解析および試作試験の成果として、本手法を用いることで、太陽光の入射角度に対する選択的な透過機能等を発現できることが確認された。
平成20年度は、以上の成果を論文公表しつつ、さらに微細構造のバリエーションを増やして光学設計および試作試験を行う計画である.これにより高度で新しい太陽光の制御性を発現させたい.とくに,周期構造のスケールを平成19年度よりも小さくすることで,回折効果が生じる場合における構造設計および試作試験を行う計画である.これにより、角度選択性に加えて波長選択性を付与することを狙っている。最終的には、具体的なアプリケーションとして窓材や集光式太陽電池への適用などの可能性についても検討したい。