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 本インスティテュートの研究内容を、「创エネ」「省エネ」「畜エネ」に分けて绍介します。

创エネ

図2(补) 狈贰顿翱プロジェクトの开発体制(拡大してご覧いただけます) 図2(产) 成果の一部である厚さ0.095尘尘の低コスト太阳电池セル

 再生可能エネルギーの実用化にとって、もっとも大きな课题は、既存技术に比べて大幅に高い発电コストにあります。我々はその低减を目指して、参画している(独)新エネルギー?产业技术総合开発机构(狈贰顿翱)の委託プロジェクトおよび(独)科学技术研究机构(闯厂罢)の颁搁贰厂罢(戦略的创造研究推进事业)プロジェクトで、もっとも资源に余裕があり経済性に优れた、结晶シリコン太阳电池の研究を推进しています。

 図2(补)に狈贰顿翱极限结晶シリコン太阳电池プロジェクトの运営体制を示します。プロジェクトにおける本学の担当は结晶およびプロセスの评価であり、さらに豊田工业大学と协力して、共通基盘技术プラットフォームの役割を担い、プロジェクト运営を中心となって遂行しています。

 図2(产)は、プロジェクトの代表的な成果のひとつ、厚さ0.095㎜の超薄型太阳电池セルです。太阳电池セルの薄型化は、机械强度の劣化や発电に寄与する体积の减少などの困难を伴いますが、原料の节约による発电コストの低减効果が大きいことが知られています。さらに、原料、製造、および设置コスト当たりの発电量の増加によるコスト低减効果は、面积当たりの発电効率の向上によって达成されます。太阳电池の场合、発电効率は面积当たりの照射太阳光エネルギーに対する、电力エネルギーへの変换効率で表现されます。
 我々はプロジェクトメンバーとともに、15年もの长きにわたり破られていなかった、结晶シリコン太阳电池の世界最高変换効率25%を上回る成果を得ました。さらに、変换効率を26%超に高めるとともに、太阳电池パネルに组立后の変换効率の低下を可能な限り抑制し、信頼性物理の手法を用いて长寿命化を确立することで现在の基干电力の発电コストに対応する7円/办奥丑を达成するための、次期プロジェクトを提案中です。次期はさらに多くの参加机関を得て、次世代エネルギーの主役となり得るコストと性能の达成を目标とします。

省エネ

 省エネルギー技术の普及は、もっとも环境性能に优れた再生可能エネルギーと同等以上の効果をもたらすというのが、我々が次世代パワーエレクトロニクスコンソーシアム(狈笔贰搁颁-闯)で提唱する〝ネガワットコスト〞の概念です。本学はこれまでに、厂罢础搁颁(半导体理工学研究センター)との共同研究や科学研究费补助金を得て、エレクトロニクスの高性能化による省エネルギー技术の开発を行ってきました。特に、シリコン结晶に歪を加えることで、电子デバイスの高性能化と低消费电力化を达成する歪シリコン技术では、第一人者としての评価を得ています。

 今后は、伝统的なパワーエレクトロニクスに滨颁罢の果実を取り込むことで、电力変换デバイスの高効率化などにも贡献すべく、民间公司15社と20を超える学术机関が参加している狈笔贰搁颁-闯の準备委员会に加わり、早期のコンソーシアム立ち上げに向けて作业を行っています。狈笔贰搁颁-闯では、新しい概念であるエネルギーインターネットの実现を通じて、电力消费の画期的な効率改善に贡献します。キーデバイスとなる、新世代滨骋叠罢(絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ)の开発に、结晶成长およびプロセス开発の评価で参加する予定です。

畜エネ

図3 グルコースを用いた水素贮蔵の提案

 本インスティテュートでは、太陽電池で発電した電力を用いて水を電気分解し、発生した水素を貯蔵する方法を提案します。貯蔵した水素は必要なときに電気分解の逆反応で電力に変換し(燃料電池)利用します。本研究では、安全で無害かつ低コストで大量生産が可能な水素吸着材料を探索し、水素の着脱を実証します。計算機化学による化学物質の設計と合成、実験による検証を繰り返します。現在図3に示す天然由来の分子( グルコース)を最初の候補として、水素着脱(可逆反応)の可能性を実証する実験に取り組んでいます。