【研究分野】結晶工学

【研究領域課題番号】26246017 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

量子ドット太陽電池 / 中間バンド太陽電池 / 自己組織化量子ドット / ２段階光吸収過程 / 分子線エピタキシー / 量子ドット超格子 / 量子ドット / 2段階光吸収過程 / フーリエ変換光電流分光法 / 結晶成長 / 高効率太陽光発電材料・素子 / 太陽電池 / 半導体物性 / 量子ナノ構造 / 2段階光吸収 / 太陽光発電 / 量子効率

【研究成果の概要】

従来のpn接合間の最適なエネルギー位置に新たにバンド構造を導入した中間バンド型太陽電池が実現できると、エネルギー変換効率の理論値は60%(集光時)を上回り、現在の単結晶Si太陽電池の２～３倍の発電量が得られる。このような太陽電池を実現する素子構造として、高密度、高均一で周期配列させた量子ドット超格子(ドット結晶)が挙げられる。
本研究では価電子帯から中間バンドへ、また中間バンドから伝導帯への励起強度と時間遅れが光電流に及ぼす影響を網羅的に調べることにより、中間バンドの役割を明確にし、かつこのときの最適な集光条件を見出すことにより、電流整合の最適化及び高電圧化を図ることを目的とした研究を行った。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2014-04-01 - 2018-03-31

【配分額】41,860千円 (直接経費: 32,200千円、間接経費: 9,660千円)

【研究分野】経営学

【研究領域課題番号】26380507 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

イノベーション / 経営戦略 / 技術経営 / 太陽光発電 / 経営学 / ビジネス生態系 / 太陽電池

【研究成果の概要】

さまざまなエレクトロニクス機器において、技術開発や普及で先行しながら、市場の大規模化にともなって存在感を失う日本企業の例が観察されている。太陽電池製造企業もその一例である。本研究は、この産業におけるビジネス生態系の発達プロセスを調査することで、逆説的に見える現象の解明を試みた。調査の結果、次のような仮説的視座をえた。まず、日本で発達したのは、太陽光発電の導入に経済的な見返りが乏しいという苦難の時期を耐えうる「持続型」の生態系である。これに対して近年、国外で発達したのは投資対象として魅力的な太陽光発電の利益「収穫型」の生態系である。異質な2つの生態系の両方で成功するのは困難である。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2014-04-01 - 2017-03-31

【配分額】4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)

【研究分野】知能機械学・機械システム

【研究領域課題番号】23360116 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

メカトロニクス / 太陽光発電 / メガソーラー / 静電力 / クリーナー / 粉塵 / 精密機械システム / 電機エネルギー工学 / 静電力応用 / 太陽電池 / 月面探査

【研究成果の概要】

大規模な太陽光発電が注目されているが，ソーラ―パネル上に砂が堆積し，発電効率を低下させることが問題となっている．このため静電クリーニングシステムを考案し，実験とシミュレーションで有効性を実証した．ガラス基板に埋め込んだ細い平行電極線に2相の方形波を印加すると、基板上の砂塵は電極間の電気力線にそって往復運動をするが、パネルは太陽の向きに傾けて設置されているため、重力によって下方に排出される。実験の結果、20度以上程度のわずかな傾きがあれば、高い性能が得られることがわかった．

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2011-04-01 - 2014-03-31

【配分額】17,940千円 (直接経費: 13,800千円、間接経費: 4,140千円)

【研究分野】応用物性・結晶工学

【研究領域課題番号】22246001 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

太陽電池 / 太陽光発電 / ヘテロ接合 / シリコン太陽電池

【研究成果の概要】

ヘテロ接合構造を有するシリコン太陽電池は、今後の変換効率向上の決め手とされている。一般的にヘテロ接合には、水素化アモルファスSiが用いられ、優れたパッシベーション効果によって高い開放電圧が得られるが、製膜条件によっては、界面にエピタキシャル層が形成され、パッシベーション効果が著しく劣化するという問題があった。そこで、本研究では、ワイドギャップでエピタキシャル成長が起こりにくいアモルファスSiOあるいはナノ結晶3C-SiCを用いて、パッシベーション効果を高める研究を行った。その結果、開放電圧708 mVで変換効率20.1 %という期待通りの値が得られ、当初の研究目標を達成した。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2010-04-01 - 2014-03-31

【配分額】40,690千円 (直接経費: 31,300千円、間接経費: 9,390千円)

【研究分野】経営学

【研究領域課題番号】22730293 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

イノベーション / 太陽電池 / 経営学 / 太陽光発電 / カネカ / 電卓

【研究成果の概要】

DVD機器や液晶関連製品などのエレクトロニクス製品において、日本企業がイノベーションを主導しながら、そこから大きな利益を獲得できない例が数多く報告され、関連する貴重な研究が蓄積されてきた。そして太陽電池もその一例である疑いが強い。既存研究は、特定分野に焦点を絞って詳細な調査を行ってきた。ところが太陽電池は半導体など他産業との技術的関連が強く、複数の製品間で類似技術を用いること、他分野から応用した技術を使うこと等を考慮に入れる必要がある。ここでは複数製品分野間の横断的な視点をもって太陽電池産業に関する探索的な研究を実施し、イノベーションと企業間競争に関する新たな分析枠組みを構築した。

【研究種目】若手研究(B)

【研究期間】2010-04-01 - 2014-03-31

【配分額】2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)

【研究分野】経営学

【研究領域課題番号】22330123 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

イノベーション / 研究開発 / ディスプレイ技術 / 蓄電池 / 太陽電池 / サイエンス･リンケージ / 液晶ディスプレイ / ニッケル水素蓄電池 / ネットワーク分析 / 境界媒介者 / 中央研究所 / 特許 / 太陽光発電 / 自動車

【研究成果の概要】

本研究の焦点は、近年の現象として科学との頻繁な相互作用が観察できる特定既存産業のイノベーションである。準備段階での事例研究から、そうした産業における科学とのやりとりは「局所化」されているという仮説が浮上してきた。言い換えると、多くの場合、産業と科学との相互浸透領域という特定の領域を介して、産業は科学とやりとりするのである。定量的な分析と記述的事例研究とを通じて、多くの興味深い命題がひき出された。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2010 - 2012

【配分額】14,430千円 (直接経費: 11,100千円、間接経費: 3,330千円)

【研究分野】経営学

【研究領域課題番号】20830054 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

経営学 / イノベーション / 科学 / サイエンス / 太陽光発電 / 太陽電池 / ディスプレイ産業

【研究成果の概要】

企業による科学との関わり方について、本研究は太陽電池の複数の事例を詳細に分析した。結果として第1に、企業の研究者は科学の領域で情報を発信することにより自らの技術の信頼性や将来性を担保し、第2に、この種の信頼獲得行動は、研究資金の確保や顧客獲得のために重要である、という二つの可能性を見いだした。イノベーション研究における科学と産業との関わり方について、筆者の知る限りでは、科学の場で環流する知識の技術開発に直結する部分に焦点を当てられることが多い。それに対して、必ずしも注目されてこなかった科学の信頼性付与機能がイノベーションの推進にとって重要であることを本研究は示唆しており、今後、科学のこの側面をさらに調査する必要がある。

【研究種目】若手研究(スタートアップ)

【研究期間】2008 - 2009

【配分額】3,016千円 (直接経費: 2,320千円、間接経費: 696千円)

【研究分野】応用物性・結晶工学

【研究領域課題番号】19206001 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

太陽光発電 / 太陽電池 / ヘテロ接合 / シリコン太陽電池

【研究成果の概要】

新しいヘテロ接合構造を提案することによって、シリコン太陽電池の変換効率向上に関する研究を行った。その結果、基板にp形Si、ワイドギャップn形層に微結晶3C-SiCを用いて、a-AlOを裏面パッシベーションに用いたポイントコンタクトセルで、世界で初めて16%を超す変換効率を達成した。また、p形Siの光照射側にn形微結晶Si/アンドープSiO界面層を、裏面にp形微結晶SiOを用いた新型ヘテロ接合Si太陽電池により18.5%の変換効率を得るなど、ほぼ変換効率目標を達成した。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2007 - 2009

【配分額】48,620千円 (直接経費: 37,400千円、間接経費: 11,220千円)

【研究分野】機能材料・デバイス

【研究領域課題番号】16655077 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

太陽電池 / 光充電 / 太陽光発電 / エネルギー変換 / 導電性高分子 / ポルフィリン / 二次電池 / 色素増感 / 酸化チタン / ポリピロール

【研究成果の概要】

太陽電池の利用拡大は重要な課題である。最近、低コスト高性能太陽電池として「色素増感太陽電池」が発表され、次世代太陽電池として期待されるようになった。色素増感太陽電池は、多孔性酸化チタンの表面に吸着した色素からの高効率光誘起電子移動と、電解質中の酸化還元とを組合せたものであり、形状自由度の高さやカラフルな太陽電池作成も可能なことから、高付加価値太陽電池としても期待されている。しかしながら、太陽電池には本質的に光強度に依存する出力変動があり、色素増感太陽電池ではその変動が大きいことが指摘されている。このため、実際の使用形態として二次電池との組み合わせが必要である。われわれは、湿式太陽電池の一つである色素増感太陽電池の主要な過程が光エネルギーの化学エネルギーへの変換反応であるという特徴を活かせば、太陽電池そのものに二次電池の機能(エネルギー貯蔵機能)を付与することもできると考えた。本研究では、この考えを実現する目的で、充放電が可能な光エネルギー貯蔵型色素増感太陽電池を開発した。
最終年度である今年度は、光エネルギー貯蔵型色素増感太陽電池に用いる電荷蓄積電極の大容量化を研究した。電荷蓄積電極には、酸化チタンの伝導帯とのエネルギー順位の関係から導電性高分子のポリピロールを検討した。また、基板にはステンレスメッシュならびにチタンメッシュを用いた。さらに、ナフィオンのコーティングについても検討した。その結果これまでよりはるかに高性能の光充電セルを実現することができた。

【研究種目】萌芽研究

【研究期間】2004 - 2006

【配分額】3,400千円 (直接経費: 3,400千円)