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研究について

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研究者一覧

特任講師Project Lecturer
渡辺 健太郎Kentaroh WATANABE

エネルギーシステム分野

E-mail: kentaroh.hotaka.t.u-tokyo.ac.jp

Office: 3号館南棟259/260

Tel: 03-5452-5367

FAX: 03-5452-5373

内部リンク 2018 Research book

略歴

2002年 3月
北海道大学 理学部 卒業
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2007年 3月
東京大学 理学系研究科 博士課程 修了
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2007年 4月
独立行政法人 宇宙航空研究開発機構 宇宙科学研究所 博士研究員
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2009年 4月
東京大学 先端科学技術研究センター 特任助教
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2014年 4月
東京大学 工学系研究科 (総括寄付講座) 特任助教
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2015年11月
東京大学 先端科学技術研究センター 特任講師

研究分野

近年、化石燃料の使用による温室効果ガスへの対策などの理由から、再生可能エネルギーの実用化に対する要求が増大しています。太陽光発電は、地球に対するエネルギー供給量が十分大きいことから、環境負荷を低減するうえでの代替エネルギーとして有力な手段と考えられています。我々のグループでは、超高効率太陽電池の実現を目指し、III-V族化合物半導体からなる多接合太陽電池、および量子構造を用いた中間バンド型/ホットキャリア型のような新規物理過程を利用した太陽電池の開発、さらにこれらの内部で生じる光励起とキャリアのダイナミクスを明らかにする研究を、以下のような課題に沿って進めています。
(1)有機金属気相成長法による半導体結晶成長
 半導体からなる太陽電池は、その性能の大部分を結晶構造および結晶品質に依存し、最も高い性能が期待されるのは半導体単結晶を用いる場合です。III-V族化合物半導体のエピタキシャル成長技術を用いて単結晶薄膜の積層構造や、ナノ構造の形成により特異な物理機構の発現が期待されます。
(2)光マネジメントによる超薄膜セル
 太陽電池セル層を極端に薄くすることで、省原料化および生産性の向上という点で、大きくコストの低減に寄与します。この際、光の吸収が不十分になり、光電流の低下が問題となるのに対して、これを補うために、入射した光をセル内部で反射させることで実効的な光学厚みを増大する(光閉じ込め効果)や、複数積層した層の一部で生じたキャリアの再結合発光を他の層において再吸収する(光カップリング効果)を有効に用いることで、低コストかつ高効率なセルの開発を実施します。
(3)集光型太陽電池
 III-V族化合物半導体からなる超高効率太陽電池の大規模応用化のために、ガラス等の集光レンズを用いた系に組み込むことでセルの使用割合を減少させ、従来のシステムよりも低コストな発電システムを目指します。

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図1 集光用高効率多接合太陽電池セル
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図2 集光用フレネルレンズ
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図3 太陽光追尾課題に搭載した集光型太陽電池モジュール

キーワード

太陽電池、エネルギー変換、化合物半導体

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