교토대학의 아사노탁공학연구과 준교수, 노다진동교수, 오사카가스의 공동연구그룹은 2016년 12월 27일, 열에너지를 태양전지가 효율적으로 발전할 수 있는 파장의 빛으로 변환하는 데 처음으로 성공 했다고 발표했다.이에 의해, 열에너지를 이용한 발전 기술의 효율 향상을 기대할 수 있다.
일반적으로 물질을 가열하면 물질 내부의 전자의 열운동이 심해지고, 다양한 파장의 빛을 방출(열 복사)하게 된다.열 복사의 일종인 태양광도 가시광선뿐만 아니라 자외선이나 적외선 등 다양한 성분을 포함하고 있다.한편, 일반적인 태양전지가 효율적으로 전기로 변환할 수 있는 광은, 태양광의 넓은 파장 성분의 극히 일부, 가시광선과 근적외선의 경계 부근의 광만으로 다른 성분은 유효하게 이용할 수 없다.따라서 일반적인 태양전지의 발전 효율은 20% 전후에 머물렀다.
이번 공동연구에서는 반도체 재료인 실리콘을 이용하여 포토닉 나노구조를 형성함으로써 고온으로 했을 때 태양전지가 효율적으로 발전할 수 있는 파장의 빛만을 방출하는 열 복사 광원을 개발하는 것 성공했다.태양광을 집광하여 본 광원을 가열하면, 수집된 광 에너지의 모두가 태양 전지에 유효하게 이용 가능한 빛으로 변환되어 방출된다.그 때문에, 그 빛을 태양전지로 받아 발전하면 40% 이상의 매우 높은 효율이 기대된다.또한, 열원은 태양열에 한정되지 않기 때문에, 연소열 등을 사용해도 마찬가지로 고효율의 발전을 행할 수 있다.
이 성과는 2016년 12월 24일 미국 과학잡지 'Science'의 자매지인 'Science Advances'에 게재되었다.또한 같은 해 2월에는 광학과 관련된 세계 최대급의 국제회의 SPIE Photonics WEST에서 지속가능사회의 실현에 기여하는 혁신적인 연구에 주어지는 상 'Green Photonics Awards'를 수상했다.
