薄膜エネルギーデバイス研究グループ

高温超電導線材製造・加工プロセス開発と評価技術の開発

液体窒素中でも高い超電導特性を示すRE系超電導線材の高性能化の開発を行っています。例えば、磁場中における臨界電流を向上させるためのプロセス制御技術、交流損失を低減するために有効なスクライビング加工技術、これらの評価技術などの材料開発を、数百ｍ長対応の設備（クリックで写真表示）を用いて行っております。また、これらの線材を用いた様々な応用技術開発も行っています。特に、小型・軽量かつ高効率・低エミッションを実現する超電導を用いた航空機用電気推進システムを開発しています。ここでは、線材開発を含めた基盤要素技術とその成果を反映させた500kW級全超電導モータ、1MWの超電導推進システムの試作・特性評価を大学、企業と共同で行っております。本開発では、100-200人乗り航空機の推進システムをターゲットとして、高い出力密度と高い効率を両立させた超電導電気推進システムの開発を目指しています。

エネルギーデバイスの実用化に向けた新規カルコゲナイド材料の研究開発

CZTS系化合物を含めた新規カルコゲナイド化合物の探索と、それを利用した太陽電池等エネルギーデバイスの開発を行っています。また、各種半導体をはじめとした材料・デバイスの評価技術および成膜技術を開発しています。

広帯域透明導電膜の開発と光電変換素子の高性能化

透明導電膜はIn₂O₃やZnOやSnO₂などワイドバンドギャップ半導体を高濃度電子ドーピングした薄膜です。可視域の透明性に優れることからディスプレイや太陽電池の窓電極として広く用いられています。これまで、 単結晶・多結晶・非晶質構造の様々なIn₂O₃薄膜の研究に従事し、高温成長エピタキシャル薄膜よりも高い移動度を示すIn₂O₃:H及びIn₂O₃:TM,H（TM:遷移金属、H:水素）多結晶薄膜を200℃以下の低温プロセスでガラスや樹脂フィルム基板上に作製できることを見出してきました。高移動度であるため、低キャリア濃度で高導電率を実現でき、透明領域を従来の可視域から近赤外域にまで拡張出来ます。透明導電膜を窓電極に用いるSiヘテロ接合型太陽電池やCIGSミニモジュールの高効率化に成功しており、前者の太陽電池ではITOに代わる窓電極として適用されています。最近では、ハライド系ペロブスカイト太陽電池と多接合型太陽電池の高性能化や従来にない近赤外センサの開発にも取り組んでいます。なお、デバイス製造は産総研内外の研究者と連携して実施しています。

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