研究・教育

岡田至崇研究室

okada

量子ドット太陽電池とは

岡田研究室は、新しい半導体材料や量子ナノ構造を導入する手法で、次世代型の超高効率太陽電池の開発研究を行っている。太陽電池の光を電気に換える変換効率を画期的に高める新技術として、近年特に注目を集めているのが「量子ドット太陽電池」だ。岡田教授は、この太陽電池の動作原理を世界に先駆けて実証することに成功した。

量子ドットとは、直径が10ナノメートル前後の人工的なナノ結晶だ。これを自然結晶中の原子と同じように周期的に並べ、量子ドットの「人工結晶」を作ると、「バンド」というエネルギー準位(離散的なエネルギー)が集まった束ができ、その中に電子をためることができるようになる。岡田教授は、この「中間バンド」方式の量子ドット太陽電池を作製することに成功した。この手法を用いて量子ドットを3次元的に並べて、設計したエネルギー位置にバンドを作り込み、本来、吸収できない太陽の光も無駄なく吸収することができる。「量子ドット太陽電池は、従来の太陽電池パネルの約2倍、60%以上の変換効率が理論的に可能だ」と岡田教授は説明する。

研究人生を変えた研究者との出会い

岡田教授は、小学生の頃から電子工作が好きで、自ら組み立てたトランジスタラジオで海外のラジオ放送を聞いていたそうだ。中学・高校ではラグビーの学校代表を務めていたが、大学は迷わず電子工学の分野へ進んだ。

博士課程修了後は、光ファイバ通信素子用の半導体の単結晶を作る研究をしていた。ある日、大学図書館で、「半導体ナノ構造を作り付けることによって、太陽電池の効率を大幅に高められる」と書かれた論文を見て衝撃を受けた。早速、著者のインペリアルカレッジの教授に会うためロンドンへ飛んだ。「高密度の量子ドット層を多数作り込む技術はまだ誰も実現していなかった。従来のものより高い効率の量子ドット太陽電池を自分が世界で最初に実証し、実用化までつなげたいと思ったのが研究を始めたきっかけです」と振り返る。

岡田研究室が学生に望むこと

「特にエネルギー工学の分野では、理論だけでなく、それを実際に証明して、実用化することが重要です。それには地味な実験を何度も繰り返して行うことでのみ分かってくることがたくさんあります」と岡田教授は語る。「日本の研究者には、理論研究からアイデアを形にしてものづくりにつなげる応用力があるのが強みだ。その強みを生かして、さまざまな分野の研究者とのC&Cにチャレンジしてほしいと思います。このとき、自分がアピールしたいことを明確にし、他の研究者に分かりやすく説明するプレゼンテーション力を鍛えることが必要です。例えば、国際会議の席上でも、用意した原稿を読み上げて終わりにするのではなく、それをもとに積極的に人と交流していく、受け身でない姿勢が求められています」と話す。岡田研究室では、11の海外研究機関と共同研究を行い、共著論文を発表している。「目の前の課題に一つ一つ取り組み、その結果を、熱意を持って世界に向けて発信する若い人達に期待しています」と力を込めた。