従来の太阳光电池で用いられている辫-苍接合による光起电力効果は、その电圧および光电力変换効率に原理的な限界が存在しています。これに対して量子力学的现象から生じるバルク光起电力効果には、そのような原理的な制约が存在せず次世代の太阳光电池応用に向けて注目を集める一方で、その现象の本质的な理解や探索は十分ではありませんでした。
朝田秀一 エネルギー科学研究科博士課程学生、篠北啓介 エネルギー理工学研究所助教（現：分子科学研究所准教授）、松田一成 同教授、渡邊賢司 物質?材料研究機構特命研究員、谷口尚 同理事らの研究グループは、わずか原子数層の薄さの二次元半導体と磁気層状物質を重ねたデバイスを作製し、磁性状態（スピンの向き）によるバルク光起電力の変化を観測しました。その結果、一般にバルク光起電力効果として知られるシフト電流以外に、磁気注入電流と呼ばれる光電流を同時に観測することに成功しました。さらにこの磁気注入電流は磁性状態によって変化し、光電流を増幅させることが可能であることを示しました。本研究は、バルク光起電力効果を用いた太陽光電池デバイスの開発に新たな指針を与えるものです。
本研究成果は、2025年5月24日に、国際学術誌「Nature Communications」にオンライン掲載されました。
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Shuichi Asada, Keisuke Shinokita, Kenji Watanabe, Takashi Taniguchi, Kazunari Matsuda (2025). Nonlinear photovoltaic effects in monolayer semiconductor and layered magnetic material hetero-interface with P- and T-symmetry broken system. Nature Communications, 16, 4827.
