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研究プロジェクト

科研費:基盤研究(B)(2018~2020年度)
「近紫外→可視波長変換量子ドットによる太陽電池性能の向上」

太陽電池は部材を紫外光から保護するために、紫外光吸収剤が使用されている。その結果、太陽電池では、波長400 nm以下の分光感度は低下している。紫外光吸収剤の代わりに、紫外光を可視光へ変換できる蛍光体を用いれば、太陽電池の部材を保護するのと同時に、紫外光に対する太陽電池の分光感度を向上することができる。蛍光体粒子の光散乱係数はその大きさの6乗に比例するので、光散乱係数を無視できるほど小さくし、分光感度の高い可視光に対して透明にするためには、蛍光体粒子の大きさを可視光の波長のおよそ1/10以下にすることが必要である。そこで本研究プロジェクトでは、太陽電池の分光感度の高い可視光を阻害せず、劣化の原因となる紫外光を可視光へ変換する量子ドット蛍光体を開発し、この量子ドットの波長変換によって太陽電池の光電変換効率を上昇させることを目的とする。

科研費:若手研究(B)(2017~2018年度)
「太陽電池の効率を改善するAgゼオライト蛍光ナノ粒子を利用した透明波長変換膜の開発」

最も普及している結晶シリコン(c-Si)太陽電池は、太陽光に含まれる可視・近赤外光を光電変換するのに対し、近紫外光は保護材によって吸収されるため、発電に利用されていない。そこで本研究では、近紫外光を可視光に変換する蛍光膜を太陽電池上部に搭載することで、c-Si太陽電池の光電変換効率の向上に取り組む。この波長変換蛍光膜には、広帯域の紫外光を吸収し、c-Siが発電に利用できる可視光を発すること、および光や熱で分解しにくい材料が求められる。研究代表者は、蛍光無機材料のAgゼオライト蛍光体に着目した。この材料を太陽電池上部に搭載する波長変換膜として利用するには、光電変換効率の高い光、つまり、可視・近赤外光を散乱せずに透過する性質が求められる。この要求を実現させるために、ナノサイズの微粒子を利用した透明な波長変換膜の作製を検討する。

昭栄化学工業株式会社との共同研究(2014~2017年度)
「II-VI族、III-V族、I-III-VI族などの化合物半導体蛍光体ナノ粒子の耐久性向上」

II-VI族、III-V族、I-III-VI族などの化合物半導体ナノ粒子(量子ドット)の発光波長は、価電子帯と伝導帯との間のバンドギャップに相当する。バンドギャップは粒子サイズに依存することから、発光波長の制御は粒子サイズの制御によって可能となる。このような魅力的な特性を有する量子ドットを実用化させるためには、長期耐久性が求められる。本研究プロジェクトでは、耐久性(耐光性や耐熱性など)を評価し、量子ドットの劣化の挙動を解析した。さらに、量子ドットの耐久性を向上させるために、量子ドットを適切なマトリクス材料中へ包埋し、マトリクス材料が量子ドット材料の安定性に与える効果を検討した。

研究助成を通じてご支援いただいた団体

日本学術振興会(JSPS)/新エネルギー・産業技術総合開発機構(NEDO)/科学技術振興機構(JST)/神奈川科学アカデミー/松籟科学技術振興財団/服部報公会/村田学術振興財団/小笠原科学技術振興財団/ホソカワ粉体工学振興財団/双葉電子記念財団/矢崎科学技術振興記念財団/旭硝子財団/徳山科学技術振興財団/日本板硝子材料工学助成会/池谷科学技術振興財団

共同研究を通じてご支援いただいた企業

東京応化工業株式会社/昭栄化学工業株式会社/大日本塗料株式会社/シンロイヒ株式会社/三菱化学株式会社/株式会社三菱化学科学技術研究センター/日亜化学工業株式会社/日揮ユニバーサル株式会社/双葉電子工業株式会社/出光興産株式会社/古河電気工業株式会社/住友大阪セメント株式会社/松下電工株式会社

技術指導でおつきあいした企業

株式会社ブイ・テクノロジー/東京応化工業株式会社/株式会社三菱化学科学技術研究センター

研究資金をご寄付いただいた企業・機関

株式会社日立製作所/株式会社アイバプロダクツ/フェニックス電機株式会社/株式会社日立マクセル/株式会社フジクラ/フロロマテリアル株式会社/JSR株式会社/(公財)微生物化学研究所

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