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加藤研究室
   〜「機械工学発のハイブリッドテクノロジーへ!」〜


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研究テーマ紹介






塗布型有機&有機無機薄膜太陽電池



環境への負荷が少ないクリーンエネルギーの一つである太陽電池の中でも、真空プロセスや高圧プロセスを用いないで簡便に作製することができる、近未来の太陽電池です。

光を吸収する発電層の色を自在に変えられることや透過性を付与させること、窓や壁に塗ることができる等の特徴を持っています。とても軽く、設置場所を選ばない、自然環境との調和を目指した太陽電池です。





塗布型薄膜太陽電池の作製手順




RGB(三原色)フレキシブル有機無機薄膜太陽電池シート





高透過型光電変換プレート(Light Purple and Blue Type)





ペロブスカイト結晶を用いた有機無機ハイブリッド太陽電池





固体型&天然色素増感太陽電池



有機薄膜太陽電池と同様に真空プロセスや高圧プロセスを用いない近未来の太陽電池です。曇りの日や室内などの日照量の少ない所でも発電性能が高いことが特徴の一つです。

光吸収を担う色素には様々なものがあり、研究用には専用に化学合成されたRu錯体金属色素や有機色素が用いられています。本研究室では植物の葉や花などの色素を抽出し、天然色素の可能性についても研究を行っています。

また、太陽電池内には液状の電解液を用いることが一般的ですが、本研究室では電解液の固体化・擬固体を行い、高耐久化に関する取り組みも進めています。





色素増感太陽電池の基本構造





 スティック型全固体6直列色素増感太陽電池モジュール





6直列Ru錯体金属色素増感型太陽電池モジュール





天然植物から抽出した太陽電池用色素溶液





低温駆動型熱電変換素子



実社会において無限に存在する熱をエネルギー源として、電気を作り出す熱電変換素子の研究を行っています。例えば私たち人間も30℃以上の熱を発しています。また、産業用の排熱などではその温度は数100℃にもなります。そのような熱エネルギーを有効に電気エネルギーに変える技術を研究しています。

特に本研究室では産業界から排出される熱の中で最も大きな割合を占める200℃以下の温度域における効率的な発電を目指した研究を進めています。





熱電変換素子の基本構造と発電機構




塗布型スピンゼーベック熱電変換素子




フレキシブル有機無機ハイブリッド熱電変換素子




大面積熱電変換プレート(35cm×40cm)




フレキシブル塗布型発光素子



有機薄膜太陽電池や色素増感太陽電池の発電メカニズムを逆転させることにより、電気エネルギーを光エネルギーに変えることが可能です。簡易プロセスで発光が実現できるフレキシブルタイプの発光素子の研究を行っています。

 
緑色発光素子




複合エネルギー生成デバイス



太陽電池や熱電変換素子などに代表されるクリーンな環境発電素子を複合させた複合エネルギー生成デバイスの研究開発を行っています。エナジーハーベスティングによる自然環境との調和を目指した「ハイブリッドエナジーデバイス」の創製を目指しています。
 







世界中の全ての人々に電気のある生活を!!







Creative Hybrid Technology



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