Laser Focus World JAPAN　レーザーフォーカスワールドジャパン

December 11, 2012, Unversity Park--太陽電池機能を備え、何メートルも長くできるシリコンベース光ファイバが初めて開発された。この研究により、太陽電池シリコンを編んで柔軟な太陽電池ファブリックを作製する可能性に道を拓いた。
この研究成果は、化学者、物理学者、工学者による国際チームからなるもので、主導したのはペンシルバニア大学化学、John Badding教授。論文は、Advanced Materialsに掲載された。
研究チームの最新成果は、光ファイバと電子チップを結合する課題に対処した以前の成果をベースにしている。シリコンベースの集積回路は、太陽電池、コンピュータ、携帯電話などほとんどの半導体電子デバイスの基礎的構成要素となっている。平坦なチップと円い光ファイバを結合するのではなく、研究チームは独自の集積電子コンポーネントで新種の光ファイバを造る方法を見出した。こうして研究チームは、光ファイバとチップとを結合する必要性を回避した。このために用いた技術は高圧化学技術。これにより、光ファイバの微小な穴に一層ずつ直接半導体材料を成長させた。
現在、この新しい研究で、チームメンバーは同じ高圧化学技術を用いて結晶シリコン半導体材料からファイバを作製している。結晶シリコン半導体材料とは、太陽電池として機能するものであり、太陽光を直流に変換することで電気を生成できる。Badding教授は、「われわれの目的は、ハイパフォーマンス電子および太陽電池機能を長尺化してより柔軟な形状にすることだ。すでに数メートルのファイバを作製したが、原理的には、われわれのこの新しい方法は、長さ10m以上の折り曲げ可能な太陽電池ファイバ作製に用いることができる。長い、ファイバベースの太陽電池により、これまで実現できなかったことを可能にすることができる。シリコンファイバを編んで、発電機、バッテリーの充電、化学センシングやバイオメディカルデバイスなど、幅広いアプリケーションに適用することができる」とコメントしている。
同教授の説明によると、スマートフォンやiPadなどモバイル電子機器の主要な問題の1つは短いバッテリー寿命にある。この問題は太陽電池バッテリーを用いることで解決される。「太陽電池は、通常、ガラスかプラスチック基板から造られ、その上に水素化非晶質シリコンを成長させる。そのような太陽電池は高価な装置、PECVD(プラズマCVD)を用いて作製され、ほとんど柔軟性のない平坦なものになる。しかし、編んだファイバベースの太陽電池は軽量、柔軟な構成にすることができ、可搬、折り畳み、ウエアラブルにもなる。さらに、この材料は電子デバイスに接続して電力を供給し、バッテリーに充電できる。特に軍は、野戦兵士のためにウエアラブルな電源設計に関心をもっている」とBadding氏は話している。
(詳細は、the journal Advanced Materials in an early online edition Dec. 6)