大竹　才人（おおたけ　としひと）

研究者紹介

所属：生物資源科学部 生命環境学科 環境科学コース　職位：教授　学位：博士 (理学)

研究室：県立広島大学 庄原キャンパス

E-mail：ohtake＠（＠の後にを付けて送信ください）

研究内容：https://researchmap.jp/tohtake

研究室Ｗｅｂ：https://www.pu-hiroshima.ac.jp/p/ohtake/

研究に関する自己ＰＲ

　現在の石油を始めとする化石燃料へのエネルギー依存は、資源の枯渇やCO2 排出に伴う環境負荷の増大など、大きな課題を抱えている。このエネルギー問題の解決には、枯渇の心配がなく環境への影響が少ない新たなエネルギー資源への転換が、早急に求められている。この解決に向けて、再生可能エネルギーと呼ばれる水力、風力、地熱、バイオマス、太陽光などの自然エネルギーの利用が考えられている。これらのエネルギー資源の中で、太陽光はもっとも多くのエネルギーを有しているため、この有効な活用がエネルギー問題の解決に極めて効果的であるとの視点から、太陽光エネルギーに着目して研究を進めている。

研究テーマ

コロイド量子ドット太陽電池，ペロブスカイト構造を利用した光機能材料設計，新規トポロジカル光量子材料の探索，局在プラズモン誘起光電場を利用した光エネルギー変換，次世代型フレキシブル太陽電池，二段階励起機構による太陽光水分解水素生成

研究の特徴・内容

　高効率な太陽光発電の実現には、太陽光スペクトルを全域にわたり効率良く利用する必要がある。本研究では、コロイド量子ドットとペロブスカイト化合物に着目して、これらを活用した新規な超高効率太陽電池を研究している。また、現在主流である化石燃料の代替エネルギー開発を目指して、太陽光を利用した水の光分解による水素生成を試みている。

１．コロイド量子ドット太陽電池

　　現在主流の太陽電池はシリコンが使用されており、この理論的な限界効率は約27%であることが示されている。我々は、理論限界効率が75%以上を示すコロイド量子ドット太陽電池の研究に取り組んでいる。これは、量子サイズ効果により、太陽光スペクトルを全域にわたって効率よく吸収することができるためである。ここでは、精密コロイドな量子ドットの合成方法の確立と太陽電池作製技術の開発により、超高効率な次世代型太陽電池の研究を進めている。

２．新規光機能材料設計

　　太陽光エネルギーを電気エネルギーへ非常に効率良く変換するためには、全域にわたる太陽光スペクトルを吸収する材料が求められる。我々はこの材料設計に向けた最初のプロセスとして、ペロブスカイト化合物を利用している。ペロブスカイト構造は化学的に非常に堅牢であるため、構成原子を他の元素に置き換えることが容易である特徴がある。実際にハロゲン化ペロブスカイト化合物中のハロゲンは、Cl＜Br＜I とそれぞれに置換することが可能であり、その太陽光の吸収特性は、この順序で長波長側へシフトすることが確認できる。続く材料設計のプロセスでは、このハロゲン化ペロブスカイト化合物のコロイド量子ドット化を行っている。これにより、各種ハロゲン化ペロブスカイト化合物の各々に量子サイズ効果を付与ことが可能となり、太陽光の吸収特性を飛躍的に改善することに成功している。

３．太陽光水分解による水素生成

　化石燃料に代わる新たなクリーンエネルギー資源として水素が注目され、燃料電池などに利用することで、エネルギー効率は60～80% に達することが期待される。化石燃料の利用によるエネルギー効率は40%程度なので、次世代の代替エネルギーとして大きな期待が寄せられている。我々は、この水素を無尽蔵にあると考えられる水と太陽光から作り出す研究をしている。ここでは植物が行う光合成の一部にならって、光機能性半導体電極を用いて研究している。

受験を検討している方々へ

大竹研究室での学びは、最先端科学の知識が深まるだけではありません。研究テーマを通じて、社会が求める課題解決能力の向上を図ることができます。下記では、その一端に触れることができるでしょう。

■夢ナビ

https://yumenavi.info/lecture.aspx?University=V&SearchMod=4&SerKbn=3&ProId=WNF026&Page=1&GNKCD=g010466&KeyWord=%E7%9C%8C%E7%AB%8B%E5%BA%83%E5%B3%B6%E5%A4%A7%E5%AD%A6&back=telemail.jp%2Fshingaku%2Fsmt%2Fdaigaku%2Fyumenavi.php%3Fgakkou_code%3D10003516&CLGAKOCD=035160&mxorder=&gakubunm=&gakkanm=&From=portal

■VIEW21

https://berd.benesse.jp/up_images/magazine/VIEW21_kou_2020_12_sdgs2.pdf

連携協力を検討している方々へ

地域における産学官連携は、内閣府高付加価値次世代創出事業地域活性化･地域住民生活等緊急支援（地方創生先行型）による実績があります。

知財リスト

[1].US20130330674: Method of patterning self-organizing material, patterned substrate of self-organizing material and method of producing the same, and photomask using patterned substrate of self-organizing material.

[2].特許第4734234号: 生体分子に関する形態及び情報をIS−FETを利用して検出する測定法およびシステム.

[3].特許第4112597号: 自己組織化材料のパターニング方法、及び自己組織化材料パターニング基板とその生産方法、並びに自己組織化材料パターニング基板を用いたフォトマスク

専門資格

危険物取扱者(甲種)

キーワード

コロイド量子ドット，ペロブスカイト化合物，光機能材料，太陽電池，光エネルギー変換，再生可能エネルギー

関連するＳＤＧｓ項目

関連情報

https://www.youtube.com/watch?v=w9HEg-SUZek