野田进 工学研究科教授、井上卓也 同助教、池田圭佑 同修士課程学生（研究当時）、浅野卓 同准教授らの研究グループは、高温の物体から生じる熱輻射から、黒体限界を超える高密度の光電流を生成することが可能な、熱輻射光源／太陽電池一体型?熱光発電デバイスの開発に成功しました。これは、太陽光（熱）や各種熱エネルギーを利用した、高出力密度かつ高効率な発電システムの実現に向けた重要な一歩であるといえます。
一般に、物质を高温に加热すると、热辐射が生じます。例えば、太阳、白热电球など、加热された物体が光る现象は、全て热辐射に基づくものです。このような热辐射と太阳电池を组み合わせた热光発电は、エネルギーの有効利用を可能とする発电方式の一つとして、近年、注目を集めています。しかし、热光発电には、いくつかの重要な课题が存在します。その一つが黒体限界と呼ばれるものです。これは、従来の热光発电システムにおいては、热辐射を一旦、自由空间（外部空间）へ取り出し、その后、太阳电池へ入射しますが、自由空间に取り出す际に、光源内で発生した热辐射パワーを全部取り出すことができず、最终的に太阳电池で生成される电力密度（今回、特に光电流密度に着目）が、热辐射パワーを全て取り出す场合に比べ、1桁以上小さくなってしまうという课题です。
本研究グループは、高温（&驳迟;1100碍）の热辐射体と、室温に保った太阳电池を、透明（高屈折率）基板を介して、光の波长よりも十分小さな距离（&濒迟;140苍尘）まで近づけた一体型热光発电デバイスを开発することで、高温物体の内部で発生した高密度な热辐射を、自由空间へ取り出すことなく、直接、太阳电池へと取り込むことを可能としました。その结果、従来方式に比べて5-10倍の密度の光电流を太阳电池で生成することに成功するとともに、最终的に黒体限界をも超える光电流密度の生成に成功しました。この成果は、太阳光や各种热エネルギーを利用した発电システムの大幅な小型化?高出力化?高効率化の第一歩を达成したものと言え、将来の脱炭素社会の実现の键を担う技术としての展开が期待されます。
本研究成果は、2021年7月28日に、国際学術誌「ACS Photonics」に掲載されました。
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Takuya Inoue, Keisuke Ikeda, Bongshik Song, Taiju Suzuki, Koya Ishino, Takashi Asano, Susumu Noda (2021). Integrated Near-Field Thermophotovoltaic Device Overcoming Blackbody Limit. ACS Photonics, 8(8), 2466-2742.
京都新聞（8月28日 31面）、日刊工業新聞（8月12日 17面）および毎日新聞（8月15日、8月26日 25面）に掲載され、テレビ大阪（8月11日）で放送されました。
