附属エネルギー国際安全保障機構（次世代光電変換デバイス分野） 久保研究室
多様な環境で発電する高効率太陽電池の開発
再生可能エネルギーの代表格の一つである太陽光エネルギーの有効利用は、エネルギーや環境問題を考える時に、重要な役割を担っています。とりわけ、太陽光エネルギーを直接電気に変換することのできる太陽電池の高性能化や高機能化が求められています。
われわれは、太陽光による低コスト発電の実現に向けて、化学合成技術やデバイス構築技術、光計測技術を駆使し、光電変換材料や溶液プロセスで作製可能な太陽電池などの光電変換デバイスの研究開発を行っています。なかでも、幅広い太陽スペクトルを効率的に光電変換させるための太陽電池構造の研究や、液相法で合成する量子ドット（コロイド量子ドット）を用いた超高効率太陽電池の基礎研究を、重点的に行っています。さらに、スーパーコンピューターを用いた計算科学を活用した太陽電池材料物性や光電変換特性の研究も重視しています。
昼光以外にも私たちの身の回りに賦存する屋内外の光エネルギー利用は、IoT 社会の実現に向けたエネルギーハーベストとして、重要性が益々高まってきています。そこで、低照度環境でも高効率発電が可能な色素増感太陽電池など、様々な光環境で動作するエネルギーハーベストデバイスの研究開発も実施しています。
これらの研究を効率的に推進させるために、国内外の大学や研究機関との共同研究を重視しています。さらに、われわれの研究成果の社会実装を進めるためには、産業界とアカデミアとが一体となって、研究開発に取り組むことも大切です。そこで、様々な産業界の方々との連携も視野にしながら、次世代光電変換デバイスを中心に、エネルギー材料やデバイスの研究開発を行っています。
広帯域での光電変換が可能なコロイド量子ドット太陽電池
ワイドギャップ半導体ナノ材料の光物性研究と太陽電池応用
レーザパルスを活用した材料研究
地球上で起こる生命活動や自然現象など様々な事象の多くが、太陽光の恵みに支えられていることは実感できます。画家を始めとする多くの芸術家は、光に魅了されてきたはずです。同様に、光と物質との相互作用が関係する物理化学は興味深いです。物質の次元性に着目するとバルク状態では確認できなかった興味深い特性が発現することがあります。代表例として、グラファイト(三次元)、グラフェン(二次元)、ポリアセチレン(一次元)は、同じ炭素で構成される物質ですが、それぞれ際立った異なる特徴を発現します。コロイド量子ドットは、物質を数ナノメートル程度のサイズにした粒子の一つで、いわば、ゼロ次元性物質です。粒子サイズにより光吸収や発光領域を制御できるなどの特性を活用した実用化が進んでいますが、基礎科学分野を含む広範囲な分野での有用性があります。ここでは、光と物質の相互作用、物質の次元性が絡む物理化学を楽しむとともに、それらが発現する特徴を、エネルギー関連材料やデバイスに応用展開したいと考えています。
メンバー
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- 久保 貴哉 特任教授
専門分野：太陽光発電、超高効率太陽電池、変調分光計測
＜2024年4月現在＞
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