赤外光をエネルギーや信号に変換できる無色透明な材料を開発――透明なセンサーや太陽電池、電子デバイスの開発に期待 京大など

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京都大学は2019年2月13日、豊田工業大学、徳島大学、産業技術総合研究所(産総研)と共同で、赤外光を電気エネルギーや信号に変換できる無色透明な材料の開発に成功したと発表した。

合成したスズドープ酸化インジウムナノ粒子

無色透明でありながら光を信号やエネルギーに変換できる材料が、目に見えない通信デバイスやセンサー、太陽電池を実現するテクノロジーとして注目を集めている。現状、紫外域の光を変換できる材料はあるものの、紫外光は通信、太陽光のエネルギー変換に向いていないという問題があった。そのため、長波長で不可視の光である赤外光を電気エネルギーや信号に変換できる新しい材料の開発が求められていた。

そこで、研究グループは、赤外域に局在表面プラズモン共鳴(LSPR)を示し、ドーピング量を制御することで吸収波長を制御できる、スズドープ酸化インジウムナノ粒子を光吸収材に応用。透明性(可視域の透過率95%以上)と高い赤外光誘起電子移動効率(電荷注入効率33%)を両立する材料の開発に成功した。また、同材料が1400~4000nmという近赤外域から中赤外域の光に応答することも確認した。

(左)スズドープ酸化インジウムナノ粒子のクロロホルム溶液の吸収スペクトル。(右)スズドープ酸化インジウムナノ粒子を塗布したガラス基板

研究グループは、この成果により、不可視のセンサーや、透明な通信機器、透明太陽電池などの開発につながるとしている。また、今後は、電荷注入効率の性能向上とともに、透明な電子デバイスへの応用を目指し、材料開発を進めるという。

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