青色LEDを用いて太陽電池を離れたところから充電――スマートフォンやEVの無線給電システムの開発へ 東京都市大学

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東京都市大学は2021年2月10日、同大学総合研究所の石川亮佑准教授が東京工業大学の宮島晋介准教授と共同で、青色発光ダイオード(LED)と独自開発の新型太陽電池を用いた光無線給電技術を開発したと発表した。同技術と移動体を追尾する装置を組み合わせることで、スマートフォンや電気自動車(EV)に無線で給電するシステムの開発を目指すという。

今回開発した技術は、室内照明や薄型ディスプレーのバックライトに組み込まれている青色発光ダイオード(LED)を用いて離れた場所に電気を送る技術だ。開発した新型太陽電池はメチルアンモニウム臭化鉛(CH3NH3PbBr3)を用いた臭素系のペロブスカイト型で、半導体のシリコンで作る太陽電池が波長の長い赤外線を電気に変換する性質があるのに対し、赤外線より波長が短く高エネルギーの青色光を電気に変換できる。

今回の研究では、青色LEDとペロブスカイト型太陽電池を約50cm離して設置し、無線で青色光を送って電気に変換する実験を実施。その結果、太陽電池に当たった光エネルギーの20.2%、つまり5分の1以上を電気に変換することに成功した。

シリコンで作られた太陽電池は脆く割れやすいが、今回用いたペロブスカイト型太陽電池は軟らかく、曲面にも貼り付けることができる。また、製造に真空装置が必要となるシリコン太陽電池とは異なり、新型太陽電池は大気中で製造できる。しかも、移動体を追尾する装置と組み合わせれば、屋外で移動するスマートフォンや電気自動車などへの光無線給電が可能になるという。

しかし、開発した新型太陽電池は現在、長時間使用すると発電能力が低下するという欠点がある。そこで石川准教授らは、この新型太陽電池のさらなる変換効率の向上と長寿命化を目指した研究を継続するとともに、指向性の高い青色LEDの向きを自動車や携帯情報機器など移動体の動きに合わせて追尾できるシステムの開発を進める。同システムの開発は、電機メーカーと共同して10年以内の実用化を目指すとしている。

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