東北大、高効率・量子ドット太陽電池実現に向けたナノ構造形成技術開発に成功

東北大学・流体科学研究所は2011年６月15日、寒川誠二教授グループが45％以上のエネルギー変換効率を期待される量子ドット太陽電池の実現を可能にする高密度量子ドット製造技術を開発したと発表した。

現在実用化されている薄膜シリコン太陽電池の変換効率は、理論上30％を超えられない。同グループは、タンパク質を利用した金属微粒子テンプレート技術や超高精度微細加工技術など、従来に比べて実用性の高い独自技術を開発し、量子ドットを作製した。シリコン基板上に直径10ナノメートルの量子ドットを１平方センチメートル当たり１兆個作り、10nm量子ナノ円盤アレイ構造の作製に成功した。

さらに、このシリコン量子ナノ円盤アレイ構造を、炭化ケイ素（SiC）で埋めこんだ場合に、量子ドット太陽電池の高効率化に欠かせない「ミニバンド」の形成が実現され、光の吸収効率がより向上することを確認した。これにより太陽光の吸収効率が従来の1.5～２倍にまで高まり、理論上エネルギー変換効率45％以上が可能になる。