3研究成果 ／ 脱炭素
R-9
2026
プラズモン共鳴による太陽光から高温熱源への高効率変換
アピールポイント
半導体＋金属粒子で世界最高レベルの光→熱変換効率を達成
【技術シーズ：スパッタ成膜ナノ組織制御／光物性評価】
背景・課題
・太陽光から高温熱源を創出できれば再生可能な熱エネルギーの利活用が拡がる。
・従来の太陽光吸収膜では200℃以上で変換効率が低下し、高温熱源を創れない。
・高温での変換効率向上には「太陽光:高吸収」と「赤外光:低吸収=低放射」を両立するcut-off吸収の最適化が必要。
解決手段
・従来膜の光吸収(酸窒化物のd-d遷移)とは異なる新たな光吸収原理を導入
⇒ 半導体のバンド端吸収＋金属ナノ粒子のプラズモン共鳴吸収
成果・優位性
①半導体-FeSi2中に分散したAgナノ粒子による「プラズモン共鳴」を制御
②太陽光-赤外光の境界に消衰係数kピークを発現させ理想的cut-off吸収を実現
③高温域での変換効率を大きく向上（300 ℃で15%→75％へ増加）
期待される市場・応用
・太陽熱エネルギー利用機器（蒸気利用・ソーラクーリング等）
・プラズモン共鳴応用デバイス（高い赤外屈折率、電場増強効果など）
発表文献
Y. Okuhara et al., ACS Appl. Opt. Mater. 2 (2024), 1600−1609.
謝 辞：本成果はNEDO（国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構）の委託業務JPNP24010「再生可能エネルギー熱の面的利用システム構築に向けた技術開発」で実施されたものである。
担当者：奥原芳樹、上出龍星