研究代表者 |
野崎 眞次 電気通信大学, 大学院情報理工学研究科, 教授
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| 研究期間 (年度) |
2013 – 2018
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| 概要 | レクテナを太陽光発電に活用する提案は、1973年に初めてされ、その後関する研究は主にアメリカで行われているが、未熟で未だ太陽光を使った実験には至っていない。微細化技術が発展した近年は、電子ビーム露光を用いたリソグラフィーにより絶縁物を金属で挟んだ微小なMIM構造を高周波整流器としたレクテナが開発され、赤外光を電気に変換する光レクテナが開発されている。しかしながら、変換効率は低く、高い電力は得られていないのが現状である。マイクロ波領域では変換効率が90%を超えるレクテナが作製されているが、光の周波数となると変換効率が大きく減少するのは、対応できる周波数は最高でも5THzといわれているショットキーダイオードによる損失が大きいからである。本研究では赤外光はもちろん可視光から紫外光まで応答可能な超高周波ダイオードとアンテナをインピーダンス整合させたレクテナ素子、その二次元配列アレーを開発する。これまでの光レクテナでは、高周波整流器としてMIM構造のキャリアのトンネル輸送を利用したものが多い。本研究は、この光レクテナにヒントを得ており、MIM構造の代わりに全空乏トンネル型ショットキーダイオードを用い、整流器の特性を向上させ、光レクテナの効率を改善し、さらなる高周波応答を可能にする。高効率光レクテナの整流器には、立ち上がり電圧が低く、容量が小さく、逆方向リーク電流が少ないMIMダイオードが必要となる。従来のMIMダイオードとは異なり、金属ではさむ半導体層を極薄にする必要がないので、比較的大きな面積でも容量を小さくできるため製造コストが大幅に下がり、電気的特性の均一性が高いことより多くのレクテナ素子を集積した二次元アレーの作製も可能となる。本研究により太陽光発電用レクテナが開発され、その商品化により、従来の太陽電池ではできなかった高効率発電が初めて可能となり、太陽光発電のブレークスルーとなる。国内外でも屈指のマイクロ波のアンテナ技術を有し、マイクロ波領域でのレクテナをいち早く商品化している日本電業工作(株)と米国の半導体企業で半導体プロセス、デバイス評価の長い研究開発経歴を有し、半導体デバイスのプロセス開発に多くの知見を有する研究代表者が、これまでの共同研究成果をもとに共同で本研究を実施する。
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| 研究領域 | 太陽電池および太陽エネルギー利用システム |
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