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(In Japanese)熱輻射光源

Patent code P170013754
File No. J1017-14WO
Posted date Mar 15, 2017
Application number P2015-504273
Patent number P6227627
Date of filing Feb 28, 2014
Date of registration Oct 20, 2017
International application number JP2014055056
International publication number WO2014136671
Date of international filing Feb 28, 2014
Date of international publication Sep 12, 2014
Priority data
  • P2013-047281 (Mar 8, 2013) JP
Inventor
  • (In Japanese)野田 進
  • (In Japanese)芝原 達哉
  • (In Japanese)デ ゾイサ メーナカ
  • (In Japanese)浅野 卓
  • (In Japanese)北野 圭輔
  • (In Japanese)鈴木 克佳
  • (In Japanese)井上 卓也
  • (In Japanese)石崎 賢司
Applicant
  • (In Japanese)国立研究開発法人科学技術振興機構
Title (In Japanese)熱輻射光源
Abstract (In Japanese)本発明は、従来よりも材料の選択の幅が広く、それにより、容易に所望のピーク波長を有する光を得ることができる熱輻射光源を提供する。熱輻射光源10は、真性半導体から成る部材11に、該真性半導体のバンドギャップに対応する波長よりも短い波長の光に共振するように屈折率分布が形成されている光学構造を有する熱-光変換器を備える。外部から熱-光変換器に熱を供給すると、真性半導体におけるバンド間吸収により、カットオフ波長よりも短い波長帯にスペクトルを有する発光が生じ、その波長帯のうち光学構造において共振する共振波長λrの光が選択的に強められ、熱輻射光として発光する。本発明では、材料の選択の幅が広い真性半導体を用いるため、所望のピーク波長を有する狭帯域の光を生じる熱輻射光源を容易に得ることができる。
Outline of related art and contending technology (In Japanese)

一般に、物体を加熱すると、物体を構成する物質及び物体の温度に応じたスペクトルを有する光(電磁波)が放出される熱輻射が生じる。外部から照射した光を完全に吸収する理想的な物体(黒体)から発生する熱輻射は黒体輻射と呼ばれている。黒体輻射では、広い波長帯に亘って強度が分布し、その分布が温度のみによって定まる波長スペクトルを有する光が放出される。また、通常の物体を加熱した際の波長スペクトルも幅広い波長帯に亘る分布を有するが、同じ温度における黒体の波長スペクトルを超えることはできないことが知られている。このような熱輻射を利用して、広い波長帯に亘って強度が分布するスペクトルを有する光が放出される。このような場合、物体と熱源を組み合わせることにより、広い波長スペクトルを有する光源(熱輻射光源)を得ることができる。

一方、このような広い波長スペクトルを有する光ではなく、特定の波長帯において大きい強度を有する光を発する熱輻射光源も求められている。その一例として、太陽電池の分野が挙げられる。現在実用化されている太陽電池では、太陽光に含まれる広い波長帯のうち、特定の波長域の光のみが光電変換に寄与し、それ以外の波長の光のエネルギーは損失となる。

非特許文献1及び2には、AlGaAsから成る層と、GaAsから成る層を交互に積層して成る量子井戸構造を有する板状部材に、空孔が三角格子状に複数個設けられて成る2次元フォトニック結晶を有する熱輻射光源が記載されている。板状部材が加熱されると、量子井戸のエネルギー準位間における電子の熱励起により、エネルギー準位差に対応する複数の波長の発光が生じるが、その発光の波長スペクトルは一般的な熱輻射光源の波長スペクトルよりも狭い。さらに、2次元フォトニック結晶は、空孔の周期によって定まる所定波長の光に共振し、その波長の光を選択的に強めることができる。これら量子井戸及び2次元フォトニック結晶が組み合わされることにより、前記所定波長付近において線幅が狭くピークの強度が大きい波長スペクトルが得られる。

Field of industrial application (In Japanese)

本発明は、熱を光に変換する熱輻射光源に関する。

Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 
所定の真性半導体のバンドギャップに対応する波長よりも短い共振波長の光に共振するように、該真性半導体よりも屈折率が低い材料から成る基体の表面に該真性半導体から成る複数個の高屈折率部材が2次元状に配置されている光学構造を有することを特徴とする熱輻射光源。

【請求項2】
 
前記複数個の高屈折率部材が、前記共振波長の光の定在波を形成するように周期的に配置されていることを特徴とする請求項1に記載の熱輻射光源。

【請求項3】
 
前記複数個の高屈折率部材の各々が、前記共振波長の光に共振する光共振器であることを特徴とする請求項1又は2に記載の熱輻射光源。

【請求項4】
 
前記真性半導体がSiであり、前記共振波長が1000nm以下であることを特徴とする請求項1~3のいずれかに記載の熱輻射光源。

【請求項5】
 
前記真性半導体が3C-SiCであり、前記共振波長が750nm以下であることを特徴とする請求項1~3のいずれかに記載の熱輻射光源。

【請求項6】
 
請求項1~5のいずれかに記載の熱輻射光源と、該熱輻射光源が発する光を受光し、前記共振波長を含む波長帯を有する光による光電変換を行う太陽電池とを備えることを特徴とする太陽光発電装置。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP2015504273thum.jpg
State of application right Registered
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