新量子・ナノ構造と太陽電池応用に関する研究

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多接合構造太陽電池の性能を正確にシミュレートすることができる包括的コンピューターモデルを開発した。この研究の主な目的は、屋外試験下での集光型多接合構造太陽電池モジュールの特性を理解するためのモデル構築にある。また、次世代の超高効率光起電力変換の新概念やデバイス設計を評価するためのモデルとしても、有用である。開発期間の短縮のため、PSPICEソフトと、2003〜2004年に開発したJAVA言語のプログラムとを結合して用いた。開発した多接合構造太陽電池のコンピューターモデルは、実験結果と良い一致を示した。また、実験で測定することが困難な集光型多接合構造太陽電池モジュールの温度係数の予想に用いた。さらに、スペクトル変動に対する多接合構造太陽電池の特性安定について、バイパス・ダイオードの有効性を評価したり、多接合構造太陽電池に量子井戸構造を導入するための最低性能基準を決定したりするためにも、コンピューターモデルを適用した。量子井戸太陽電池に関する研究は、IEEE光起電力専門家会議にて発表し、会議のハイライトとして閉会式で紹介され、注目された。格子不整合InGaP/InGaAs太陽電池の電子線照射(1MeV)効果について検討し、InGaP n+エミッタ層からの急速なキャリア消失などの格子不整合太陽電池の特異な特性を見出した。この特異な特性のメカニズムを明らかにするため、過渡容量分光(DLTS)測定を行なった。その結果、格子と放射線誘起の点欠陥との相互作用の可能性が示された。この結果は、初期効率と放射線誘起欠陥の生成速度との間の関係を示すものとして、放射線耐性の強い高効率格子不整合太陽電池の設計のために重要なものである。