光無線給電技術の今後の展望と高効率化技術

第1部 光無線給電の今後の展望と最新動向

(2018年4月6日 10:00～13:00)

　通信の無線化はその重要性が大きく増しているが、給電の無線化は十分に進んでいない。しかし、両者が無線化することで本当の意味で無線化が達成され、社会の大きな変革も期待できる。 　光ビームをエネルギー源に用いる光無線給電は、電磁波を用いた既存の無線給電に比べて、長距離給電可能、電磁波漏洩がないといった特徴をもつ。この光無線給電は、レーザなどの光源と太陽電池という既存技術で構成されるが、これまでに取り組みが十分行われていない。 　本講座では、無線給電の意義、光無線給電の優位性と課題、最新動向を解説する。

1. 無線化社会の期待 – 通信の無線化に続く給電の無線化 -
2. 無線給電の現状 – 無線給電方式とその課題 -
3. 光無線給電とは – 太陽光発電・光ファイバ給電・光無線給電 -
4. 光無線給電の原理と特徴 – 狭スペクトル・光ビームの利用 -
5. 太陽電池 – 特徴・原理と現状 -
6. 光源:レーザ・LED – 特徴・現状,VCSEL -
7. 光無線給電の高効率化 – 効率改善の課題と現状 -
8. 光無線給電の構成 – 主な構成要素と実証評価 -
9. 光無線給電の安全性
10. 光無線給電の事例紹介 – 報告事例から特許動向まで -
11. まとめ
• 質疑応答

第2部 光無線給電で求められるレーザー光源の特性と高出力化の動向

(2018年4月6日 13:40〜15:20)

　レーザーポインター (1mW) のように直進性のあるレーザー光、これにより光エネルギーの長距離伝送が可能であり、通信の分野では数万km離れた人工衛星同士や地上との10mW級レーザー通信が実証済みである。給電の場合はパワーと効率がより求められ、高出力化と同時に直進性 (広がりの少なさ) を要求に応じて確保し、安全への配慮も必須となる。 　本講座では、無線給電として、レーザービームの広がりや高出力化の観点から、レーザー光源を中心に解説する。

1. レーザーの直進性 – どこまでどれくらい広がらずに届くか -
   1. レーザービーム自身の広がり
   2. 大気や塵・ホコリによる影響 (波長依存性を含む)
2. 高出力化の動向 – 何をつかえばよいか -
   1. パワーと広がりのバランス
   2. レーザー製品の最新動向
• 質疑応答

第3部 光無線給電用の太陽電池に求められる特性とIII – V族化合物太陽電池の応用

(2018年4月6日 15:30〜17:00)

　レーザ光を用いた光無線給電の研究はまだまだ初期段階にあり、今後様々な応用が期待される。応用分野によってはその安全性から赤外領域にその活路を見出す可能性もあり、高効率化を目指して可視領域で実用化される可能性もある。 　本講座では、将来の応用先を見据え、各波長帯での太陽電池デバイスとレーザ光源デバイスの現状と展望を解説し、今後の光無線給電の発展一助になればと考える。

1. 高効率太陽電池の現状と展望
   1. シリコン、CIGS、ペロブスカイト太陽電池
   2. III – V族化合物太陽電池 (単接合と多接合)
2. 光無線給電用の太陽電池に求められる特性
   1. 太陽電池の材料、電極構造
   2. 高効率化構造 (多接合構造、光多重反射構造など)
3. レーザ光無線給電の高効率化の現状と展望 (化合物太陽電池を主として)
   1. 短波長領域 (400 – 900nm)
   2. 近赤外領域 (900 – 1200nm)
   3. 中赤外領域 (1300年〜1700年nm)
4. まとめ
• 質疑応答