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現在使われている太陽光発電は、電力への変換効率が約20%となっている。研究チームによると、熱光発電は太陽光を集めた熱を利用し、理想的条件なら35%を超す高い変換効率が実現でき、次世代太陽光発電として期待される。小型化も可能で、災害時に熱から電力を作る非常用電源や宇宙空間などでの利用も想定され、世界で開発競争が始まっている。

引用元:https://mainichi.jp/articles/20210814/k00/00m/040/243000c

日本で現行の太陽光発電は太陽の光が持つ【光エネルギー】を電気エネルギーに変換するものですが、海外では実は太陽の光が持つ【熱エネルギー】を電気エネルギーに変換するものに注目が集まっています。

日本では国土の関係上、大きな平たい土地と強い日照量の確保が難しいため、太陽熱発電の普及自体がされてきませんでした。太陽光の熱エネルギーを電気エネルギーに変える設備には非常に大規模な土地が必要であり、砂漠やアメリカのサンベルトと呼ばれるような強い陽光を有する土地でないと、実用化は難しかったからです。

また、太陽光からの熱を電力に変える際にはパネル自体の電力変換効率が大切であり、黒体限界と呼ばれる従来の発電方式が抱える【熱からを電気を取り出す際に、その多くの熱エネルギーが外部に失われてしまう電力変換効率の問題】がありました。

しかしこの度、京都大学の研究チームがこの黒体限界と呼ばれる熱エネルギーを電気エネルギーに変える際に生じる【変換効率の問題】を大幅に改善した研究結果を発表。
これまでの常識や考え方を打ち破った研究成果を発表したため、今後の熱光発電に大きな影響を与えることは間違いなさそうです。

野田進 工学研究科教授、井上卓也 同助教、池田圭佑 同修士課程学生(研究当時)、浅野卓 同准教授らの研究グループは、高温(>1100K)の熱輻射体と、室温に保った太陽電池を、透明(高屈折率)基板を介して、光の波長よりも十分小さな距離(<140nm)まで近づけた一体型熱光発電デバイスを開発することで、高温物体の内部で発生した高密度な熱輻射を、自由空間へ取り出すことなく、直接、太陽電池へと取り込むことを可能としました。その結果、従来方式に比べて5-10倍の密度の光電流を太陽電池で生成することに成功するとともに、最終的に黒体限界をも超える光電流密度の生成に成功しました。この成果は、太陽光や各種熱エネルギーを利用した発電システムの大幅な小型化・高出力化・高効率化の第一歩を達成したものと言え、将来の脱炭素社会の実現の鍵を担う技術としての展開が期待されます。

引用元:https://www.kyoto-u.ac.jp/ja/research-news/2021-08-11
引用元:https://www.kyoto-u.ac.jp/ja/research-news/2021-08-11