団塊の世代のつぶやき

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太陽電池の変換効率50%超えた

2017年05月14日 | 太陽光発電

  昨日のルーピーの話題の中で、太陽光発電のブレークスルーによるコストダウンを期待していると書きました。

  ちょっと古い記事ですが、そんな期待に応えてくれそうな開発が日本で行われているそうです。何と、変換効率が50%越えだそうです。これが、本物であれば、太陽光発電が世界のエネルギー問題を解決してくれるのじゃないでしょうか。

  産経ニュースより   2017.4.7

  太 陽電池の変換効率50%超えた 神戸大が新技術「理論上63%」発電コスト下げ実現めざす

 太陽光エネルギーを電気に変える太陽電池の変換効率を50%以上にまで引き上げる技術を開発したと、神戸大大学院工学研究 科の喜多隆教授らの研究グループが6日、英科学誌「ネイチャーコミュニケーションズ」電子版で発表した。研究グループ による と、製品化が実現すれば、発電コストの大幅な引き下げにつながるとしている。

 太陽電池は、半導体を利用して太陽光エネルギーを電気に変換するが、これまではエネルギーの多くが半導体を通り抜けてし まっていたことで、変換効率は46%が最高だったという。

 研究グループは、透過するエネルギーの抑制を目指し、ガリウムヒ素とアルミニウムガリウムヒ素を材料とする2種類の半導体 を組み合わせて実証実験を行った。その結果、変換効率は50%を超え、理論上では最大63%まで変換効率を高められるとい う。

 今後は電機メーカーと協力して3年以内の製品化を目指す。喜多教授は「2種類の半導体を組み合わせたシンプルな構造のた め、製品化のコストも低くなる」としている。

 産経さんの記事はあっさりしていますが、詳しい記事がありました。

  スマートジャパンよ り   2017年04月12日

 「発 電コスト7円/kWhの実現へ」:神戸大学、変換効率が50%超える太陽電池構造を発表

 神戸大学は、従来セルを透過して損失となっていた波長の長い太陽光のスペクトル成分を吸収して、太陽電池セルの変換効率を 50%以上まで引き上げることができる技術を発表した。
[長町基,スマートジャパン]

 神戸大学工学研究科の喜多隆教授らの研究グループは、新しい太陽電池セル構造を提案し、従来セルを透過して損失となってい た波長の長い太陽光のスペクトル成分を吸収して変換効率を50%以上まで引き上げることができる技術を開発したと発表した。

 従来の単接合太陽電池の変換効率の理論限界は30%程度であり、入射する太陽光エネルギーの大半が太陽電池セルに吸収され ずに透過するか、あるいは光子の余剰エネルギーが熱になるなどして利用されていない。

 このような損失を抑制して、変換効率限界を引き上げる太陽電池セル構造の提案、実証が世界中で精力的に行われている。神戸 大学によると、現在の世界最高水準の変換効率は4接合太陽電池の46%。太陽電池の変換効率が50%を超えると発電コストは 大幅に下がり、2030年に日本が目標とする発電コスト7円/kWhが実現できるとしている。

 喜多教授らは透過損失を効果的に抑制するため、異なるバンドギャップの半導体からなるヘテロ界面を利用した太陽電池を透過 するエネルギーの小さな2つの光子を用い、光電流を生成する新しい太陽電池セル構造を開発した。

 左=ヘ テロ界面を利用した太陽電池構造と2光子(図中の黄色と赤の矢印)のアップコンバージョンの様子。半導体1だけ だと本来は透過するような赤矢印や黄色矢印の光が吸収されて電流を大幅に増加させるという/右=変 換効率の理論予測。ヘテロ界面を形成する2つの異なるバンドギャップの変化に応じて効率が変化する。最大変換効 率は63%だ (クリックで拡大) 出典:神戸大学

 変換効率が最大で63%となる理論予測結果を示すとともに、この太陽電池セルのユニークなメカニズムである2光子による アップコンバージョン(エネルギー昇圧)の実験実証に成功したという。実証された損失抑制効果は、これまでの中間バンドを利 用した方法に比べて100倍以上にも達しており、その有効性が明らかになったとする。

 今後、最適な材料を利用した太陽電池セル構造の設計を行い、変換効率に関する性能評価を進めることで、発電コストを大幅に 引き下げることができる新しい超高効率太陽電池としての応用が期待されている。

 なおこの研究は、NEDO(新エネルギー・産業技術総合開発機構)高性能・高信頼性太陽電池の発電コスト低減技術開発・革 新的新構造太陽電池の開発における超効率・低コストIII‐V化合物太陽電池モジュールの研究開発で実施された。

  これは、凄いですね。何とか実用化して欲しいですね。間違いなく、世界のエネルギー問題の解決になるでしょう。  

  となれば、太陽光発電の弱点を補うバッテリーです。ここでもブレークスルーが待ち望まれるところです。

  と思ったら、こちらも、素晴らしいものが出来そうです。

  PC Watchより    2017年4月6日

  リ チウムイオンの15倍。カーボンナノチューブを使った超高容量な「リチウム空気電池」

    若杉 紀彦
 
 国立研究開発法人物質・材料研究機構は5日、従来のリチウムイオン電池の15倍に相当する高い蓄電容量を実現したリチウム 空気電池を開発したと発表した。

 現状のリチウムイオン電池は、小型で高電圧、長寿命だが、蓄電容量に相当するエネルギー密度がほぼ限界に達している。そう いったなか、リチウム空気電池はあらゆる二次電池のなかで最高の理論エネルギー密度を持つ「究極の二次電池」とされ、蓄電容 量の劇的な向上と大幅なコストダウンが見込まれる。

 これまでは、少量の材料での電池反応を調べる基礎研究が中心だったが、空気極材料にカーボンナノチューブを用い、空気極の 微細構造などを最適化することで、リチウムイオン電池の2mAh/平方cmに対して15倍となる、30mAh/平方cmとい う蓄電容量を実現した。

 今後は、セルを積層したスタックの高エネルギー密度化や、空気から不純物を取り除くなどの研究を進める。

  これも、日本です。何だかもの凄いことになりそうですね。この両方が実用化されれば、いよいよ、世界のエネルギー問題は、解決されそうです。

何とも、楽しみです!
ジャンル:
経済
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