IoTなど様々な小型デバイスやセンサが今後普及していくと期待されています。これら装置の駆動電源はバッテリーも考えられますが、多くのデバイスへの展開を考えると、その場での環境発電（エネルギーハーベスティング）が重要となってきます。

光を電気に変える場合、従来のSi太陽電池は屋外では非常に効率よく光電変換することができます。一方、室内光のように微弱な光になると、そのデバイス駆動メカニズムから変換効率が著しく低下してしまい、室内で利用できません。つまり、室内光のような環境でも効果的に電力供給できる光電変換デバイスが必要となってきます。本課題では、室内光でも効果的に発電できる構造を有した塗布型太陽電池としてペロブスカイト型太陽電池に注目し、室内光でも効率良く発電する材料および素子構造の開発を行います。

屋外に設置されている太陽電池の普及は世界規模で進んでいます。日本でも全電力の7%程度を賄うまでに成長してきており、基幹電源になりつつあります。一方、電力の安定供給においては、太陽光による変動ではない、太陽電池の劣化等による出力低下は避けなければならず、長期信頼性の担保された太陽電池の開発は必要不可欠となってきています。また、屋外に設置している太陽電池の劣化状態をその場で検知できる技術も今後益々重要となってくると予想されます。

本課題では、特に次世代のSi太陽電池の劣化モードを検証することで、より信頼性の高い太陽電池の開発に繋がる施策の提言を行うと共に、屋外でも太陽電池の劣化を検知できるイメージング技術開発および深層学習法を利用した欠陥検知技術開発を行います。

エネルギーハーベスティングの一つとして、熱電発電が期待されています。身の回りには様々な熱が廃棄され、ヒートアイランド現象のような事態も発生しています。工場で様々な装置が動いていますが、その装置の廃熱の処理も大きな課題です。これら熱を再度電気エネルギーに変換することが出来れば、エネルギーの利用効率は大幅に改善すると期待されています。特に200度以下の温度を高効率に電気に変換する技術が望まれています。また、これまでの熱電材料は、性能の良いものは材料が高価であり、また地殻に豊富に存在しない元素で作られてきました。

本課題では、地殻に豊富に存在している材料を用いて室温～200度の温度域の熱を効率よく電気に変換できる材料・デバイス開発を目標に、熱電材料開発を行います。半導体薄膜内にナノ構造を埋め込むと、熱が効果的に散乱することで熱伝導率が下がり、熱電性能が向上します。これまで培ってきたレーザー技術を利用したナノ構造形成技術を用い、熱電性能の向上を目指します。

低消費電力化が可能な薄膜トランジスタ（TFT）に、亜鉛やガリウム、インジウムを用いた酸化物半導体が利用され始めています。これら材料系に類した酸化物半導体を利用したTFTは、ディスプレイの各ピクセルを駆動するスイッチとして注目を集めています。一方、それ以外の用途として、化学センサや生体センサの検知コンポーネントとして期待されています。

本課題では、高安定なTFTによる化学センサの更なる高性能化を行います。既に従来の酸化物半導体によるTFTの移動度の数倍の性能を持ち、かつ駆動が安定なTFTを開発していますので、本TFTを利用して化学センサの高性能化を進めています。