エネルギー 縲怎Gネルギー技術でこれからの豊かさを創造する縲鰀

エネルギー創成化学分野
本間格 教授

再生可能エネルギー技術のフロンティアを拓く

再生可能エネルギー技術のフロンティアを拓く  日本のエネルギー基盤の一つとして、大きな可能性を秘めている太陽電池。これは、太陽の光エネルギーを吸収して、直接電気に変換するエネルギー変換機です。シリコンなどの半導体で作られているのが主流で、この半導体に光が当たると日射強度に比例して発電する仕組みです。しかし、材料の「シリコン」に極めて高い純度が要求されるため、コストアップは避けられないのが大きな課題です。太陽電池の性能を大幅に高める一方
で、生産コストを抑えることが求められているのです。
 当研究室では、新しい太陽電池の素材として、カッパー・インジウム・セレナイドという素材に着目しています。合成の手法として取り入れたのが、他分野で進んでいた超臨界流体というプロセスです。超臨界流体と
は、臨界点以上の温度や圧力下においた物質の状態のことで、固体や気
体、液体でもない第4の状態と言われるもの。これを活用することで、通常であれば気体中、500度以上で4縲怩T時間もかかる合成が、わずか
300度で30分の短時間でできてしまいます。これにより、太陽電池部材精製の低コストに成功しました。化合物の合成をいかに効率よく低コストで行えるかということが、太陽電池そのものの低コスト化につながり、次世代のエネルギー源としての実現性が高まってくるのです。

ナノテクをキーとした次世代エネルギーを研究

ナノテクをキーとした次世代エネルギーを研究  今後ますます普及が進むとされる電気自動車では、2次電池の低コスト化に向けた研究が進んでいます。現在使われているリチウムイオン電池
は、正極と負極の間を電子が行き来して電気を充・放電します。その正極の材料としてコバルトやニッケルといったレアメタルを使用しています
が、安定調達が困難で高価なため、レアメタルの使用量を減らすための新しい技術開発が望まれているのです。
 そこで当研究室で開発したのが、正極に材料コストを5分の1以下に抑えられる有機材料を使った新しいレアメタルフリー2次電池です。6ナノメートルのシリカ粒子などを混ぜた材料を固体の電解質として活用することで、有機分子が溶けないように工夫しました。その結果、ボタンサイズのリチウムイオン電池を作ってその性能を測ったところ、蓄積容量を示すエネルギー密度が従来の2倍を示しました。レアメタルフリーで、高いエネルギーを蓄えられる電池は、再生可能エネルギーの普及に大きく役立つことでしょう。今後は電子をためやすい有機材料の探索を進め、さらに電池の容量を高めていきたいと考えています。

PAGE TOP