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太陽熱起電力発電システム

太陽熱起電力発電システム

太陽光を利用した発電方式には、太陽電池と太陽熱発電がある。太陽電池は、種類によって発電できる光の波長が決まっているため、太陽光のエネルギーの一部しか利用できない。これを改善するために、異なった波長帯で発電できる太陽電池を複数積層した多接合太陽電池が開発されている。また、太陽熱発電はミラーで光を集め、熱媒体を300〜500℃に加熱し、その熱媒体から蒸気を作り、タービンで発電する方式である。

2016年10月に東北大学から上記の2方式とは異なる太陽熱起電力発電(Solar-thermophotovoltaic)システムの成果が発表された。

このシステムでは、集光された太陽光のエネルギーを受けて太陽光選択材料・波長選択エミッタが加熱された後、波長選択エミッタからのふく射の波長帯に合った太陽電池(光電変換セル)が発電を行う。要求される特性として、太陽光選択吸収材料は、太陽光エネルギーの強度が強い短波長域で高い吸収率を持ち、近赤外線域では低い放射率で熱を逃がさない特性が求められる。一方波長選択エミッタは、太陽電池にあった波長域で高い放射率を持ち、それ以外では低い放射率であることが求められる。以上により、原理的には最大40%程度の発電効率が期待できる。今回の東北大の発表では、開発した太陽光選択吸収材、波長選択エミッタ、ガリウムアンチモン光電変換セルの組み合わせで、世界トップレベルの発電効率5.1%を達成した。(2017年2月)

 

図1  太陽熱起電力発電システムの概念図
図1  太陽熱起電力発電システムの概念図
出典:東北大学プレスリリースを元に作成
https://www.tohoku.ac.jp/japanese/newimg/pressimg/tohokuuniv-press20161025_01web.pdf

 

参考資料:
• 東北大学プレスリリース
https://www.tohoku.ac.jp/japanese/newimg/pressimg/tohokuuniv-press20161025_01web.pdf
• 東北大学湯上・清水/井口研究室HP
http://www.energy.mech.tohoku.ac.jp/research.html

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