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                    客觀日本

                    諾獎教授嘗試用LED材料掀起脫碳革命:為電動車配備節能半導體

                    2021年06月14日 電子電氣

                    2014年憑借藍色發光二極管(LED)掀起的“照明革命”而獲得諾貝爾物理學獎的日本名古屋大學教授天野浩,目前正在致力于利用氮化鎵掀起“脫碳革命”。天野教授計劃利用日本文部科學省、內閣府和環境省的三個項目,開發能為未來的“碳中和”(溫室氣體凈零排放)時代提供支援的新材料。

                    名古屋大學的未來材料研究項目通稱“天野項目”,以東京大學名譽教授茅陽一提出的理論“茅恒算式”為基礎,其特點是:通過使“人口”、“人均生產率”、“產品效率”和“一次能源”這四個變量相乘來計算二氧化碳的總排放量。

                    項目概要

                    名稱 天野項目(通稱)
                    內容 利用藍色LED材料氮化鎵確立有助于實現脫碳的基礎技術
                    項目框架 文科省“創新型功率電子創造基礎技術研究開發事業”(2021年2月~2026年3月)
                    內閣府“IoE社會的能源系統”(2018年11月~2023年3月)
                    環境省“采用高品質氮化鎵基板的超高效率氮化鎵功率/光學器件技術開發及驗證“(2014年4月~2022年3月)

                    預計2050年日本的人口將減至目前的74%,生產率將增至1.5倍。套用上述算式,要想實現溫室氣體凈零排放,“需要將日本使用的產品的溫室氣體排放量削減至35%,將化石燃料在一次能源中的占比降至10%。氮化鎵能對這兩方面的削減起到非常大的幫助?!保ㄌ煲敖淌冢?/p>

                    提高“產品效率”方面,目前最重視的是在純電動汽車(EV)上的應用。配備鋰離子電池時,要想驅動馬達,需要利用逆變器將直流電轉換成交流電。逆變器的晶體管采用氮化鎵的話,可以大幅削減能源使用量。2019年在東京車展上公開了天野教授與大阪大學和松下等共同試制的“終級節能”EV,受到了高度關注。

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                    2019年東京車展上采用氮化鎵半導體的純電動汽車及天野教授(圖片由名古屋大學提供)

                    在“一次能源”領域,采用氮化鎵的器件將在高效利用光伏發電和海上風力發電等可再生能源(未來的主要電力來源)的新一代供電及蓄電系統中發揮重要作用。

                    最終成功與否取決于能否確立高品質氮化鎵晶體的低成本量產技術?,F階段制作6英寸晶圓大約需要100萬日元。除非將這個成本降到1萬日元左右,否則很難普及。

                    天野教授干勁十足地表示:“正因為大學的成果能推動社會變革,所以產業界的脫碳氛圍也快速發生了變化。我們將在2030年之前實現能吸引投資的氮化鎵?!?/p>

                    日文:矢野壽彥編輯委員、《日本經濟新聞》,2021/06/07
                    中文:JST客觀日本 編輯部