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- > 再生可能エネルギー変換材料特論
- 開講元
- エネルギー・情報コース
- 担当教員名
- 松下 祥子
- 授業形態
- 講義 (ライブ型)
- メディア利用科目
- 曜日・時限(講義室)
- 金5-6
- クラス
- -
- 科目コード
- ESI.J460
- 単位数
- 1
- 開講年度
- 2024年度
- 開講クォーター
- 2Q
- シラバス更新日
- 2024年3月26日
- 講義資料更新日
- -
- 使用言語
- 英語
- アクセスランキング
-
media
講義の概要とねらい
再生可能エネルギーを生み出すには、多くの無機材料が使用されている。本講義では特に半導体内の励起電荷を用いるpn接合型太陽電池・量子ドット増感型太陽電池・ゼーベック型熱電・半導体増感熱利用発電を理解するため、半導体工学・電気化学・非平衡熱力学の基礎を学ぶ。本講義後、各自の研究テーマに関連した部分の自習を求める。
到達目標
エネルギーバンドギャップから生み出される励起電荷の物理に対し、分子内・半導体内、光励起・熱励起それぞれについて理解し、再生可能エネルギーシステムを生み出す素地を作る。
キーワード
エネルギー問題、熱電、太陽電池、半導体、電気化学、熱力学
学生が身につける力(ディグリー・ポリシー)
| ✔ 専門力 | 教養力 | コミュニケーション力 | 展開力(探究力又は設定力) | 展開力(実践力又は解決力) |
授業の進め方
オンライン。
授業計画・課題
| 授業計画 | 課題 | |
|---|---|---|
| 第1回 | 半導体内の励起電荷（光、熱） | 半導体内でなぜ励起電荷が生じるのかを理解する。 |
| 第2回 | pn接合とフェルミ・擬フェルミ準位 | pn接合、フェルミ準位、擬フェルミ準位について説明できるようになる。 |
| 第3回 | 半導体/電解液界面の電子のやり取り | 半導体のバンド位置と電解液内の反応種の準位が、どんな時に、どのような反応が起きるのかを説明できるようになる。 |
| 第4回 | 励起電荷による酸化還元反応-色素増感型太陽電池と半導体増感型熱利用発電 | 励起電荷による酸化還元反応について、律速段階となるプロセスは何があるのか、それはどのように判断するのかを説明できるようになる。 |
| 第5回 | 太陽電池・半導体増感型熱利用発電とエントロピーの関係 | 太陽電池、半導体増感型熱利用発電における、エントロピーの議論について考察を深める。 |
| 第6回 | 非平衡熱力学 | 再生可能エネルギーからの電力取得を、エネルギーの流れでとらえられるようになる。 |
| 第7回 | 半導体増感型熱利用発電の最新の動向 | 新しい熱エネルギー変換技術、半導体増感型熱利用発電の最新の動向を学ぶ |
授業時間外学修（予習・復習等）
学修効果を上げるため，教科書や配布資料等の該当箇所を参照し，「毎授業」授業内容に関する 予習と復習（課題含む）をそれぞれ概ね100分を目安に行うこと。
教科書
半導体部：「太陽電池の物理」by Peter Wurfel (著), 宇佐美 徳隆 (翻訳) 、丸善 (June 1, 2010)
電気化学：例）「電気化学」中戸義禮、藤平正道、魚崎浩平 （東京化学同人）
参考書、講義資料等
公開総説：
「新たな発電技術で未来を創る」
https://www.yhmf.jp/as/postnumber/vol_86_05.html
半導体増感型熱利用発電 解説動画：
https://www.youtube.com/@elleThermo
成績評価の基準及び方法
レポート（予定）
関連する科目
- MAT.C312 ： 電気化学（C）
- MAT.C317 ： 界面化学(C)
履修の条件(知識・技能・履修済科目等)
以下の単語について学んだことがあるものが望ましい：エネルギーバンド、バンドギャップ、酸化還元反応
連絡先（メール、電話番号） ※”[at]”を”@”(半角)に変換してください。
松下祥子
東京工業大学 准教授
matsushita.s.ab[at]m.titech.ac.jp
