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

光電変換素子の高性能化を目指し、可視光から近赤外まで高い透明性を備えた広帯域透明導電膜の開発に取り組んでいます。実用デバイスを見据え、材料設計と低温・大面積製造プロセスの両面からアプローチしています。低温で形成される多結晶薄膜は、製膜条件によって電子輸送特性が大きく変化するため、高温成長のエピタキシャル薄膜と比較評価し、材料本来の性能を正確に把握しています。開発した材料の一つとして、200℃以下の低温プロセスで極めて高い電子移動度を示すIn₂O₃:HおよびIn₂O₃:TM,H（TM：遷移金属、H：水素）多結晶薄膜があります。これらの薄膜はシリコンヘテロ接合太陽電池への応用が進んでおり、デバイス性能の向上に貢献しています。一方で、太陽電池の急速な普及によりインジウム資源の制約が顕在化していることを踏まえ、インジウムを用いない非晶質SnO₂透明導電膜の低温製造技術にも注力しています。これらの透明導電膜の有効性は、産総研内外の研究者と連携し、太陽電池をはじめとする各種光電変換素子を通じて実証を進めています。

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