九州大学の君塚信夫主幹教授らは太陽光でアップコンバージョンを効率化することに成功しました。光が持つエネルギーの質を高める技術で、赤外線のような太陽電池での発電に使えない光でも、可視光や紫外線といった発電に適した光に変換することができます。赤外線が太陽光に占める割合が50%程度と多く、これによって大幅な発電効率の向上が見込めます。

 これまで非常に強力なレーザーでなければアップコンバージョンを起こすことはできませんでした。物質は光を吸収することで短い時間だけそのエネルギーを内部に蓄えることができます。蓄えたエネルギーは時間がたつと再び光として放出されますが、その前にもう一度光を当ててさらエネルギーを加えてやれば放出する際の光はより強力なものになります。しかし残念なことに、これまではアップコンバージョンは太陽の光より1000倍以上強力な光でなければほとんど起こらないとされていました。
 この研究では1回光を当ててエネルギーを蓄えた分子に2回目の光を当てるのではなく、それらを衝突させエネルギーの受け渡しを行うことで一方の分子に高いエネルギーを蓄えることを目指しました。分子の間でのエネルギーの受け渡しをいかに効率よく行うかがカギでしたが、無数の孔があいた結晶中に分子を規則的に配置することでこれが可能になりました。こうして太陽光程度の弱い光でのアップコンバージョンに世界で初めて成功しました。

 今回開発されたアップコンバージョンの技術は、これまでどんなに効率を上げても半分程度しか発電に使うことができないとされていた太陽光をさらに効率よく利用するためのブレークスルーとなるでしょう。さらにこの方法はプラスチックの中にも組み込むことが可能であるため、将来的には折り曲げたりできる太陽電池などにも応用できると考えられています。

出典:【九州大学】太陽光程度の弱い光でも、フォトン・アップコンバージョン効率の最大化を可能にした固体材料の開発に世界で初めて成功!

九州大学

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大学ジャーナルオンライン編集部

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