VISION
Society5.0・カーボンニュートラルといった未来社会実現に貢献する研究開発
Society5.0実現・カーボンニュートラルといった未来社会実現に貢献するため，IoT駆動のためのエネルギーハーベスタや蓄電デバイスの開発に取り組んでいる．ナノ構造をデバイスに組み込むことで高効率化・大容量化を目指す．また，シリコン太陽光パネルの大量廃棄を念頭に，産廃シリコンのアップサイクル技術開発にも取り組んでいる．
【研究テーマ】
- 太陽電池の高効率化と多用途化に関する研究
- 新規エネルギーハーベスタの開発
- シリコンナノ構造を利用した蓄電素子の研究
- 産廃シリコン太陽電池のアップサイクル技術開発
結晶Siとペロブスカイトを組み合わせたタンデム型太陽電池は，30%を超えるエネルギー変換効率が報告されており，従来の結晶Si太陽電池を上回る性能を有することから注目されています．本研究室では、タンデム型太陽電池の高効率化に向けたデバイス構造について，デバイスシミュレータや光学シミュレータを用いて研究しています．
シリコン量子ドットは，量子サイズ効果によりその物性を大きく変調することができます．本研究室では，直径10 nm以下のシリコン量子ドットを作製し，バンドギャップを変調させることで太陽電池や熱電発電素子の高効率化を目指しています．実際にシリコン量子ドット太陽電池を試作し，デバイス作製プロセスに関して先駆的な成果をあげています．
太陽光パネルの大量導入に伴う出力抑制問題の解決に向けて，蓄電技術が注目されています．本研究室では，長期安定性を有し，時定数の短いMOSキャパシタに着目し，独自に開発したシリコンナノワイヤ上に原子層堆積法(ALD)により誘電体膜を形成することで，大容量蓄電デバイスへの応用を目指しています．これまでの研究において，誘電体層を積層化することで大容量化につながる知見を得ています．
従来の3Rの取り組みに加え，資源投入量・消費量を抑えつつ国内資源を有効活用し，付加価値を生み出す経済活動である「サーキュラーエコノミー」が注目されています．大規模普及が進む太陽光パネルは30年程度で寿命を迎えます．現状、使用済み太陽光パネルから銀やインジウム等の希少元素を回収する技術開発は進みつつありますが、主材料であるシリコンは廃棄されているのが実情です．本研究室では，太陽光パネルからシリコンを分離し，半導体資源として再利用可能とする技術開発を企業と連携して進めています．産廃シリコンをナノ構造化・シリサイド化することで付加価値を付与し，熱電発電素子や光触媒などへのデバイス応用を目指しています．これらの取り組みを通じて，エネルギー循環・物質循環を実現し，持続可能な社会の実現に貢献していきます．