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筑波大学、カーボンナノチューブの高効率な光電変換機構を解明
発表日：2012.05.21
筑波大学数理物質科学研究科の岡田 晋准教授らは、次世代の高効率太陽電池の材料として注目される半導体単層カーボンナノチューブにおける、高効率な光電変換機構を解明した。半導体に光（光子）が当たると、電子（－）と正孔（＋）が対になった「励起子」が形成され、これが解離することで太陽電池における電流の担い手（キャリア）となっている。これまでの実験で、カーボンナノチューブでは、1つの光子から複数の励起子が生成されるため、光エネルギーを効率よくキャリアに変換できることが確認されていたが、その物理的機構が解明されていなかった。今回の研究では、カーボンナノチューブにおいて、光によって生成された励起子が、クーロン相互作用（電子と正孔が引き合う力）を介して他の励起子を効率よく生成することで、光電変換効率が100%を超えることを示した。これは、従来のシリコン太陽電池における電力変換効率の限界（33.7%）を大きく超えることを示唆している。今後、より具体的なデバイス開発に役立つ理論的指針を示すことで、高効率太陽電池の開発が急速に進むことが期待されるという。なお、同成果は、（独）科学技術振興機構（JST）課題達成型基礎研究の一環として得られたものである。
