太陽光 太陽電池の効率40%に上げる技術、京大と大阪ガスが開発

 京都大学と大阪ガスは2016年12月24日、熱を特定の波長の光に変換できる技術を開発したと発表した。太陽電池が効率よく発電できる波長の光にも変換でき、太陽光発電の発電効率が高まるという。

 一般的な太陽電池は、効率よく電気に変換できる光の波長は、太陽光の広い波長帯のごく一部となっている。可視光と近赤外線の境界付近の光のみで、他の波長帯は有効に利用できない。このため現在の太陽電池は、20%前後の発電効率に留まっている。

 一般的に、物質を加熱すると物質内部の電子の運動が激しくなり、様々な波長の光を放出(熱輻射)する。熱輻射の一種である太陽光も、可視光線だけでなく、紫外線や赤外線などさまざまな波長帯を含んでいる。

 京都大学は、熱輻射を自在に制御することが、さまざまな分野のエネルギー利用効率向上の鍵であると考え、加熱すると特定の波長の光のみを発生させる技術の開発に取り組んできた。

 2012年に熱輻射を中赤外線領域の単一波長に制御することに成功し、2014年には熱輻射の高速変調に成功した。

 大阪ガスは、太陽熱や未利用熱の有効利用のために、熱輻射を制御する技術に注目しており、2013年から京都大学と共同で研究を進めてきた。

 今回の共同研究では、シリコン半導体でnmレベル(n:ナノは十億分の1)のフォトニック構造を形成することで、高温にしたときに太陽電池が効率よく発電できる波長の光だけを放出する熱輻射光源を開発した。

 太陽光を集光して今回の光源を加熱した場合、集めた光のすべてが太陽電池にとって有効に利用できる光に変換されて放出される。これにより、その光を太陽電池で受けて発電すると、40%以上という高い効率が期待できるとしている。

 また、熱源は太陽熱に限られないため、燃焼熱などによって、同じような高効率な発電が可能という。

 今回の成果は、米国の科学雑誌「Science」の姉妹紙である「Science Advances」に12月24日に掲載された。

 

2017年1月4日 カテゴリー: 未分類

 


 

 

 

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