2020.06.18

透明且灵活的太阳能电池为日常用品增添新功能

日本的能源供应以石油、液化天然气和煤炭为主,但近年来可再生能源和新能源的比例不断增加。
有人说,要发展可持续的“可再生能源”,而不是依赖有限的资源。随后,2011年的东日本大地震暴露了核电的风险,可再生能源开始受到更多关注。

特别是,与风力发电和地热发电相比,太阳能发电变得越来越受欢迎。太阳能发电如此受欢迎的原因之一是国际企业竞争导致成本下降。但从全球范围来看,日本的可再生能源占比仍然较低。

理工学院电气电子信息工程系杉山实验室认为,太阳能发电可以进一步降低成本。因此,我们重点开发氧化镍太阳能电池和硫化锡太阳能电池。氧化镍太阳能电池的一个特点是它们是透明的。它不吸收所有光线,而是仅吸收紫外线来发电。通过利用这种透明度,可以将车窗、温室、眼镜镜片等变成太阳能电池板。

如果可以在熟悉的地方发电,就会想到应用这种电力的各种产品,例如系统和可穿戴设备(例如智能手表)。
例如,如果我们将透明太阳能电池织入织物中制作衣服,就可以轻松收集老年人的心率和体温等身体信息,而不会影响衣服的设计。

此外,硫化锡太阳能电池可以利用温泉气体轻松制造,因此我们的目标是在制造技术和资源匮乏的非洲和亚洲国家推广这种电池。

目前,杉山实验室启动了一个利用温室自主思考和行动的项目,并正在进行旨在利用人工智能优化植物栽培环境的实验。这使得生长环境可以通过透明、廉价的传感器和由透明太阳能电池供电的计算机进行监控,并且可以根据需要进行浇水和通风。如果投入实际应用,将有助于减轻农业劳动负担,稳定供应高营养的蔬菜和美丽的花卉。

保护环境,同时利用从地球到太空的太阳能保持舒适的生活

杉山实验室的研究预计不仅可用于地面,还可用于太空。与地球不同,太空没有大气层,因此太阳的辐射和热量对太空有很强的直接影响。空间站需要即使在恶劣环境下也不会失效的太阳能电池。氧化镍太阳能电池据说很耐用,因为它们重量轻且灵活。不难想象,如果能够在空间站上半永久使用的太阳能电池完成,将对太空工作有很大帮助。

可用于太空的先进技术的发展为我们的日常生活提供了广泛的可能性。随着可再生能源的发展、成本的降低以及更加广泛的应用,我们可以期望它能够帮助解决全球变暖和能源资源有限的问题。

理工学院电气电子信息工程系
杉山睦教授

■ 主要研究内容

研究领域包括太阳能电池、半导体光学器件、半导体新材料。我们正在提出利用透明材料和低成本材料的特性来创造产品的方法,这些材料迄今为止尚未受到关注。

推荐举措