吉野 賢二 (ヨシノ ケンジ)

YOSHINO Kenji

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所属

工学教育研究部 工学科電気電子工学プログラム担当

職名

教授

外部リンク

学位 【 表示 / 非表示

  • 博士(工学) ( 1995年3月   岡山大学 )

研究分野 【 表示 / 非表示

  • ナノテク・材料 / エネルギー化学  / 太陽光発電

  • ナノテク・材料 / ナノ材料科学

  • ナノテク・材料 / 応用物性

 

論文 【 表示 / 非表示

  • Environmentally friendly thermoelectric sulphide Cu<inf>2</inf>ZnSnS<inf>4</inf>single crystals achieving a 1.6 dimensionless figure of meritZT 査読あり 国際共著

    Nagaoka A., Yoshino K., Masuda T., Sparks T.D., Scarpulla M.A., Nishioka K.

    Journal of Materials Chemistry A   9 ( 28 )   15595 - 15604   2021年7月

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    記述言語:日本語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Journal of Materials Chemistry A  

    Thermoelectrics (TEs) are an important class of technology that harvest electric power directly from heat sources. When designing both high performance and environmentally friendly TE materials, the pseudo-cubic structure has great theoretical potential to maximize the dimensionless figure of meritZT. The TE multinary single crystal with a pseudo-cubic structure paves a new path toward manipulating valley degeneracy and anisotropy with low thermal conductivity caused by short-range lattice distortion. Here, we report a record highZT= 1.6 around 800 K realized in a totally environmentally benign p-type Na-doped Cu2ZnSnS4(CZTS) single crystal. The exceptional performance comes from a high power factor while maintaining intrinsically low thermal conductivity. The combination of the pseudo-cubic structure and intrinsic properties of the CZTS single crystal takes advantage of simple material tuning without complex techniques.

    DOI: 10.1039/d1ta02978a

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  • Lead-free tin-halide perovskite solar cells with 13% efficiency 査読あり 国際共著

    Nishimura K., Kamarudin M.A., Hirotani D., Hamada K., Shen Q., Iikubo S., Minemoto T., Yoshino K., Hayase S.

    Nano Energy   74   2020年8月

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    記述言語:日本語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Nano Energy  

    © 2020 Elsevier Ltd Despite the similarities of the optoelectronic properties between tin halide and lead halide perovskites, the performance of tin perovskite solar cells (PSCs) is still far below that of lead PSCs with highest reported efficiency to date of around 10%. This is due to the chemical instability of tin halide perovskite crystals and the energy band levels mismatch between the perovskite and charge transport layers. In this work, tin halide PSCs with efficiency of more than 13% has been fabricated by regulating the A site cation to achieve a tolerance factor of nearly 1. The partial substitution of formamidinium cation with ethylammonium cation affords a more stable tin perovskite crystal and at the same time suppresses the trap density by as much as 1 order of magnitude. Furthermore, the more favourable energy levels of the EA-substituted tin perovskites enhanced the charge extraction process into the charge transport layers and thus reducing the charge carrier recombination. This work provides a proof that tin-halide PSCs has the potential to compete with more toxic lead-based PSCs, and hopefully will pave the future direction for fabricating more efficient and stable lead-free PSCs.

    DOI: 10.1016/j.nanoen.2020.104858

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  • Influence of charge transport layer on the crystallinity and charge extraction of pure tin-based halide perovskite film 査読あり 国際共著

    Zhang Y., Kamarudin M.A., Li Q., Ding C., Zhou Y., Yao Y., Zou Z., Iikubo S., Minemoto T., Yoshino K., Hayase S., Shen Q.

    Journal of Energy Chemistry   69   612 - 615   2022年6月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Journal of Energy Chemistry  

    Tin-based halide perovskite have emerged as a promising alternative to toxic lead-based halide perovskite for next generation photovoltaic device. In order to reveal the effect of charge transport layers (CTLs) on the crystallinity and charge extraction of tin-based halide perovskite film, here we employ different electron transport materials and hole transport materials as CTLs used for perovskite film growth. The tin-based halide perovskite films grown on organic CTLs exhibit better crystallization, lower lattice strain and have less defect states than those grown on inorganic CTLs, and photogenerated hole seems easier to be extracted than electrons in tin-based halide perovskite films. The former one can explain very well why the inverted structure tin-based perovskite solar cells show much higher power conversion efficiency (PCE) compared to the regular structure device. The later one suggests balanced electron and hole extraction are needed for enhancing the photovoltaic performance of the tin-based perovskite solar cell. Furthermore, the carrier extraction rate at CTLs/perovskite interface not only depends on the band offset of the CTLs/perovskite interface but also can be affected by the free energy of coulombic interaction at the interface. These finding would shed light on the further improvement of tin-based perovskite solar cells.

    DOI: 10.1016/j.jechem.2022.02.003

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  • Relationship between Carrier Density and Precursor Solution Stirring for Lead-Free Tin Halide Perovskite Solar Cells Performance

    Baranwal A.K., Nishimura K., Liu D., Kamarudin M.A., Kapil G., Saini S., Yabuki T., Iikubo S., Minemoto T., Yoshino K., Miyazaki K., Shen Q., Hayase S.

    ACS Applied Energy Materials   5 ( 4 )   4002 - 4007   2022年4月

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    記述言語:日本語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:ACS Applied Energy Materials  

    The oxidation of tin halide perovskite precursor (THP) with the solvent dimethyl sulfoxide (DMSO) has intriguing drawbacks. We found that THP oxidation under progressive stirring can be hindered by the addition of GeI2. Subsequently, the stirring time of the precursor solution affects the carrier density and semiconducting properties of fabricated films, because DMSO can increase the oxidation induced carrier density. On the other hand, dimethylformamide (DMF) can suppress the oxidation induced carrier density. After 24 h, an efficiency of 10.26% is found when DMF is used and 7.12% is found when DMSO is used as a stirring solvent.

    DOI: 10.1021/acsaem.1c03622

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  • Chimney-ladder sulfide Sr<inf>9</inf>Ti<inf>8</inf>S<inf>24</inf> as a thermoelectric material with low thermal conductivity

    Kamimizutaru K., Nagaoka A., Shigeeda Y., Nishioka K., Higashi T., Yasui S., Yoshino K.

    Journal of Physics and Chemistry of Solids   163   2022年4月

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    記述言語:日本語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Journal of Physics and Chemistry of Solids  

    Chimney-ladder sulfide Sr9Ti8S24 (STS) has potential as a thermoelectric (TE) material because of its intrinsic low thermal conductivity. We studied the growth of a polycrystalline STS sample and its fundamental TE properties. The resistivity of n-type polycrystalline STS can be described as thermal activation and the potential barrier at grain boundary. Regarding the TE properties, n-type STS polycrystalline samples exhibit a low thermal conductivity <1 W/mK between 323 and 673 K caused by a large unit cell with an axis = 12.15 Å, c axis = 42.32 Å, and Umklapp scattering. Consequently, the figure of merit for the STS sample reaches 3.0 × 10−4 at 673 K.

    DOI: 10.1016/j.jpcs.2022.110589

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書籍等出版物 【 表示 / 非表示

  • Perovskite

    Qing Shen, Yuhei Ogomi, Taro Toyoda, Kenji Yoshino, Shuzi Hayase,( 担当: 共著)

    InTech  2015年12月 

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    記述言語:英語 著書種別:学術書

  • Copper Zinc Tin Sulfide-Based Thin Film Solar Cells

    Akira Nagaoka, Kenji Yoshino( 担当: 共著)

    Wiley  2014年12月 

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    記述言語:英語 著書種別:学術書

  • 電子機器・部品における故障・発火原因解析と対策技術

    吉野賢二他( 担当: 共著)

    技術情報協会  2014年6月 

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    記述言語:日本語 著書種別:学術書

  • スマートフォン・タッチパネル部材の最新技術便覧

    吉野賢二他( 担当: 共著)

    技術情報協会  2013年6月 

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    記述言語:日本語 著書種別:学術書

  • 透明導電膜の新展開IV

    山本哲也、吉野賢二他( 担当: 共著)

    シーエムシ―出版  2012年8月 

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    記述言語:日本語 著書種別:学術書

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MISC 【 表示 / 非表示

  • 色素増感太陽電池の白金電極の膜厚依存性

    富永姫香、吉野賢二

    宮崎大学工学部紀要   46   127 - 132   2017年7月

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    記述言語:日本語   掲載種別:記事・総説・解説・論説等(大学・研究所紀要)  

  • スピンコート法によるZnMgO膜の作製

    富永姫香、吉野賢二

    宮崎大学工学部紀要   46   123 - 126   2017年7月

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    記述言語:日本語   掲載種別:記事・総説・解説・論説等(大学・研究所紀要)  

  • 第5回ヨーロッパ結晶成長会議

    永岡章, 吉野賢二

    日本結晶成長学会誌   42 ( 3 )   29 - 30   2015年12月

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    記述言語:日本語   掲載種別:研究発表ペーパー・要旨(全国大会,その他学術会議)   出版者・発行元:日本結晶成長学会  

  • 低コスト化合物太陽電池のための高品質バルク結晶の開発

    永岡章, 吉野賢二

    ケミカルエンジニヤリング   60   739 - 745   2015年7月

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    記述言語:日本語   掲載種別:記事・総説・解説・論説等(商業誌、新聞、ウェブメディア)   出版者・発行元:化学工業社  

  • ペロブスカイト太陽電池の電荷分離・再結合ダイナミックスと光電変換特性向上のメカニズム

    沈青、尾込裕平、豊田太郎、吉野賢二、早瀬修二

    ファインケミカル   2015年7月

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    記述言語:日本語   掲載種別:記事・総説・解説・論説等(商業誌、新聞、ウェブメディア)   出版者・発行元:シーエムシー出版  

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講演・口頭発表等 【 表示 / 非表示

  • カルコパイライト 化合物ZnSnSb2の熱電特性に及ぼす合金化の影響

    重枝 佑輔,永岡 章, 吉野 賢二, 西岡 賢祐

    第12回半導体材料・デバイスフォーラム   (名古屋)  日本熱電学会

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    開催年月日: 2021年12月11日

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:名古屋  

  • 熱電変換材料(Cu1-xAgx)2ZnSnS4の伝導型制御

    岡本 晃一, 永岡 章, 重枝 佑輔, 吉野 賢二, 西岡 賢祐

    第12回半導体材料・デバイスフォーラム   (名古屋)  日本熱電学会

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    開催年月日: 2021年12月11日

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:名古屋  

  • 熱電変換材料(Cu1-xAgx)2ZnSnS4の伝導メカニズム

    岡本 晃一, 永岡 章, 重枝 佑輔, 吉野 賢二, 西岡 賢祐

    2021年度応用物理学会多元系化合物・太陽電池研究会  (名古屋)  日本熱電学会

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    開催年月日: 2021年12月4日

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:名古屋  

  • 高い熱電性能指数ZTを示すカルコパイライト 化合物ZnSnSb2

    重枝 佑輔,永岡 章, 吉野 賢二, 西岡 賢祐

    2021年度応用物理学会多元系化合物・太陽電池研究会  (名古屋)  日本熱電学会

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    開催年月日: 2021年12月4日

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:名古屋  

  • Growth of thermoelectric material ZnSnSb2 with pseudocubic structure 国際会議

    Yusuke Shigeeda, Akira Nagaoka, Kenji Yoshino, Kensuke Nishioka

    1st Japan-France Virtual Workshop on Thermoelectrics   (Fukuoka (online))  CGCT

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    開催年月日: 2021年9月27日 - 2021年9月30日

    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:Fukuoka (online)  

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受賞 【 表示 / 非表示

  • 応用物理学会多元系化合物・太陽電池研究会発表奨励賞

    2021年12月   応用物理学会多元系化合物・太陽電池分科会  

    重枝 佑輔, 永岡 章, 吉野 賢二, 西岡 賢祐

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    受賞区分:国内学会・会議・シンポジウム等の賞  受賞国:日本国

  • 半導体デバイスフォーラム発表奨励賞

    2021年12月   半導体フォーラム実行委員会  

    岡本 晃一, 永岡 章, 重枝 佑輔, 吉野 賢二, 西岡 賢祐

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    受賞区分:国内学会・会議・シンポジウム等の賞  受賞国:日本国

  • 国際会議(CGCT)発表奨励賞

    2021年3月   アジア結晶成長国際学会  

    重枝玲治、永岡章、西岡賢祐、吉野賢二

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    受賞区分:国内学会・会議・シンポジウム等の賞  受賞国:日本国

  • 応用物理学会発表奨励賞

    2019年9月   応用物理学会  

    永岡章、西岡賢祐、吉野賢二

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    受賞区分:国内学会・会議・シンポジウム等の賞  受賞国:日本国

  • 日本熱電学会発表奨励賞

    2019年9月   日本熱電学会  

    永岡章、西岡賢祐、増田泰造、吉野賢二

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    受賞区分:国内学会・会議・シンポジウム等の賞  受賞国:日本国

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科研費(文科省・学振・厚労省)獲得実績 【 表示 / 非表示

  • 太陽電池用レアメタルフリー単結晶基板の作製技術の開発と禁制帯幅制御

    2014年04月 - 2017年03月

    科学研究費補助金  基盤研究(B)

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    担当区分:研究代表者 

     高効率太陽電池として最も期待されているCuInGaSe2(CIGS)太陽電池は、現在低コスト化を目指す動きは活発だが、高効率化を目指す動きは鈍い。そこで本提案研究では、高効率太陽電池の作製を目指すために、欠陥密度の小さい単結晶基板を作製する技術を開発することである。高効率化だけでなく、従来の薄膜プロセスより、工程数が少なく出来るため低コスト化が期待できる。これまでに、直径10 mmの単結晶作製に成功した。研究期間内に、バンドギャップ制御および単結晶作製のメカニズム(溶媒と原料の拡散メカニズム、点欠陥発生メカニズム)を解明し、欠陥(転位)密度の低い単結晶を作製し、その単結晶基板を用いて太陽電池を作製し、変換効率20%を得ることを目的とする。

  • 化合物半導体単結晶基板の作製と高効率太陽電池の開発

    2012年04月 - 2014年03月

    科学研究費補助金  挑戦的萌芽研究

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    担当区分:研究代表者 

     高効率太陽電池として最も期待されているCuInGaSe2(CIGS)太陽電池は、現在低コスト化を目指す動きは活発だが、高効率化を目指す動きは鈍い。そこで本提案研究では、高効率太陽電池の作製を目指すために、欠陥密度の小さい単結晶基板を作製する技術を開発することである。高効率化だけでなく、従来の薄膜プロセスより、工程数が少なく出来るため低コスト化が期待できる。これまでに、直径10 mmの単結晶作製に成功した。研究期間内に、単結晶作製のメカニズム(溶媒と原料の拡散メカニズム、点欠陥発生メカニズム)を解明し、欠陥(転位)密度の低い単結晶を作製し、その単結晶基板を用いて太陽電池を作製し、変換効率20%を得ることを目的とする。

その他競争的資金獲得実績 【 表示 / 非表示

  • スプレー技術による機能性薄膜の開発

    2018年10月 - 2019年12月

    九州大学発ベンチャー振興会議  GAP資金 

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    担当区分:研究代表者  資金種別:競争的資金

  • スプレー熱分解法による酸化亜鉛薄膜の大気作製プロセス技術の開発

    2011年10月 - 2012年07月

    文部科学省  研究成果展開事業 研究成果最適展開支援プログラムA-STEP フィージビリティスタディステージ 探索タイプ 

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    担当区分:研究代表者  資金種別:競争的資金

    結晶性の優れた酸化亜鉛薄膜を大気中・低温で作製する技術を移転することを目的とし、PET基板上に作製された薄膜Ag電極を酸化亜鉛で平坦に覆うことを目標とする。低コスト化を進めるためにも、レアメタルを使用しない材料および大気作製の可能なスプレー法を用いる。具体的な目標は、1. Ag電極(網目)が見えないこと。2.可視光の平均透過率(含PET基板)が85%以上であることで、PET基板上に作製された薄膜Ag電極薄膜は、シリコン系太陽電池に利用されており、これらの目標を達成することにより、シリコン系太陽電池等への技術移転を行うことが可能になる。

  • 太陽光を利用したエネルギー生成技術の研究

    2008年08月 - 2009年11月

    文部科学省  文部科学省海外先進教育研究実践支援 

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    担当区分:研究代表者  資金種別:競争的資金

    太陽電池の表面構造による光閉じ込め効果をシミュレーションにより理論的に研究する。

  • スプレー法による透明導電膜の作製

    2005年04月 - 2006年03月

    JST  地域イノベーション創出総合支援事業「シーズ発掘試験」 

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    担当区分:研究代表者  資金種別:競争的資金

    ホットプレス法によるカルコパイライト型化合物半導体の作製

  • スプレー法による透明導電膜の作製

    2004年04月 - 2005年03月

    JST  地域イノベーション創出総合支援事業「シーズ発掘試験」 

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    担当区分:研究代表者  資金種別:競争的資金

    スプレー法ににより、大気中で透明導電膜を作製する。

その他研究活動 【 表示 / 非表示

  • 東京工業大学フロンティア材料研究所共同研究員

    2020年04月 - 現在

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    東京工業大学フロンティア材料研究所の共同研究員として、東京工業大学安井准教授と熱電に関する共同開発を行った。

  • 甲南学園共同研究員

    2018年04月 - 現在

  • 立命館大学スマートエネルギーイノベーション研究拠点共同研究員

    2016年12月 - 現在

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    立命館大学スマートエネルギーイノベーション研究拠点の共同研究員として、自然共生型エネルギー変換デバイスの開発を行っている。

  • 東京工業大学応用セラミックス研究所共同研究員

    2014年04月 - 2018年03月

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    東京工業大学応用セラミックス共同研究員として、東京工業大学谷山教授と太陽電池に関する共同開発を行った。

  • 九州大学応用力学研究所共同研究員

    2004年04月 - 2022年03月

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    九州大学応用力学研究所共同研究員九州大学柿本教授と太陽電池に関する共同開発を行った。