昼は太陽光で、夜や高温環境では「熱放射」で発電する技術　神戸大が発表

神戸大学は、半導体のバンドギャップ内に新たに「中間バンド」を導入した特殊な構造を持つ「熱放射発電素子」において、昼は太陽光を、夜や高温環境では熱放射を利用して発電できるようになることを明らかにしたと4月3日に発表した。

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  中間バンドを利用した熱放射発電素子のバンド構造。環境温度よりも素子温度が高い状況では、矢印で示されている、伝導帯から価電子帯、伝導帯から中間バンド、中間バンドから価電子帯の3つの遷移によって発電が可能となる
  (出所:神戸大Webサイト)

同成果は、神戸大大学院 工学研究科の原田幸弘助教、同・喜多隆教授らの研究チームによるもの。詳細は、英オンライン総合学術誌「Scientific Reports」に掲載された。

風力発電と並び、持続可能なエネルギー源の代表格である太陽光発電は、夜間や曇天時には発電能力が著しく低下するという課題を抱えている。このため、太陽光発電設備の年間設備利用率は他の発電方式と比較して低い傾向にあり、エネルギー供給の安定性という観点から改善を求められている。

このような状況下で近年注目を集めているのが、時間や天候に左右されることなく発電できる「熱放射発電」という新たな方式だ。すべての物質は、その温度に応じた波長の電磁波を常に放出しており、それは「熱放射」または「熱輻射」と呼ばれる。熱放射発電はこの熱放射、特に赤外線の放出過程を利用して電気エネルギーを取り出す技術であり、熱エネルギーを直接的に電流と電圧に変換できる。

熱放射発電の最大の魅力は、夜間であっても、工場などの高温環境下における未利用の熱エネルギーを有効活用することで発電できる点にある。つまり熱放射発電は、エネルギー源の多様化と安定供給に大きく寄与し、太陽光発電をはじめとする他の再生可能エネルギー源を補完でき、昼夜を問わず、より安定した持続可能なエネルギー供給システムの実現につながる可能性を秘めているといえる。