权益分类	功能权益	普通用户	{{item.name}}会员
{{category.name}}	{{benefitItem.name}}

表面微細周期構造による熱放射スペクトル制御と波長選択性熱放射素子への応用

表面精细周期结构的热辐射光谱控制及其在波长选择性热辐射元件中的应用

基本信息

批准号：
04J02955
负责人：
齋均
金额：
$ 2.18万
依托单位：
Toyota Technological Institute (2005-2006)Tohoku University (2004)
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2004
资助国家：
日本
起止时间：
2004 至 2006
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、(1)表面微細構造からの熱放射スペクトルの解析と評価、熱放射素子の実現、(2)熱放射素子に対応する高効率・広帯域な光電変換セルを開発するための基礎研究、の二つの課題に取り組んできた。最終年度となる本年度は、主に(2)の課題に取り組み以下のような成果を得た。光電変換セルの効率向上を目的として、対象とする光の波長よりも小さな構造(サブ波長構造)による素子表面の反射抑止技術の研究を行った。前年度において、FDTD法及びRCWA法による数値解析を行って、周期100nm、アスペクト比3程度のピラミッド構造によって反射を1%程度にまで抑制できることを明らかにした。これを実証することを目的として、自己組織化構造である陽極酸化ポーラスアルミナをマスクとしたドライエッチング法を用い、シリコン基板表面にサブ波長構造を作製し、感度波長帯において実際に反射率を1%程度にまで抑制することに成功した。さらに、このサブ波長構造を持つシリコン基板を用いて光電変換セルを試作した。結果、広い入射角度に対して短絡電流増加が認められ、サブ波長構造による反射抑止が光電変換セルの性能向上に有効であることを示した。一方、薄型基板を用いたSi光電変換セルの表面構造には、実効的な光路長を十分に確保するため、低反射率のみならず高い光閉じ込め効果が求められる。光路長増大には、入射光を斜めに進行させる回折を利用することが有効である。本研究では、低反射率と光路長増大の双方に寄与する表面構造を数値解析によって探索した。その結果、太陽光スペクトルを基準とした場合、有効な表面構造には周期500nm程度以上が要求されることを明らかにした。表面構造の最適な大きさは対象波長によって異なり、中心波長が長い低温熱放射を利用する場合は、より大きな構造が光閉じ込めに有効であると考えられる。

This study includes: (1) analysis and evaluation of thermal emission characteristics of surface fine structure, realization of thermal emission characteristics,(2) basic research of thermal emission characteristics, development of broadband photoelectric conversion characteristics, and two related topics. The final year of the year, the main topic (2) to select the following results Study on reflection suppression technology of photoelectric conversion with high efficiency and low wavelength In previous years, FDTD method and RCWA method were used to analyze the numerical value, and the period was 100nm, and the ratio was 3%. This is the first time that we have successfully controlled the wavelength structure on the substrate surface, the sensitivity wavelength range, and the reflectivity of the substrate to the extent of 1%. In this paper, the wavelength structure of the optical fiber is studied. As a result, the incident angle increases, the reflection decreases, and the photoelectric conversion performance increases. The surface structure of a square and thin substrate is used for Si photoelectric conversion. The optical path length is very long, and the reflection ratio is low. The light path increases, the incident light is inclined, and the reflection is utilized. In this study, we explore the relationship between low reflectivity and increased optical path length and numerical analysis of surface structure. The result is that the solar radiation is more than 500nm long. The optimum surface structure is suitable for different image wavelengths, long and low temperature thermal radiation utilization, and large structure for light isolation.

项目成果

期刊论文数量（13）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

THERMOPHOTVOLTAIC POWER GENERATION WITH MICROSTRUCTURED TUNGSTEN SELECTIVE EMITTERS

采用微结构钨选择性发射器的热光伏发电

DOI：
发表时间：
2005
期刊：
Proceedings of 19^<th> European Photovoltaic Solar Energy Conference
影响因子：
0
作者：
H.Sai;T.Kamikawa;Y.Kanamori;K.Hane;H.Yugami;M.Yamaguchi
通讯作者：
M.Yamaguchi

Thermophotovoltaic generation with selective radiators based on W surface gratings

基于 W 表面光栅的选择性散热器热光伏发电

DOI：
发表时间：
2004
期刊：
Applied Physics Letters Vol.85,No.16
影响因子：
0
作者：
Hitoshi Sai;Hiroo Yugami
通讯作者：
Hiroo Yugami

Study on iron distribution and electrical activities at grain boundaries in polycrystalline silicon substrate for solar cells.

太阳能电池多晶硅基板中铁分布和晶界电活性研究。

DOI：
发表时间：
2006
期刊：
Japanese Journal of Applied Physics 45(8A)
影响因子：
0
作者：
K.Arafune;E.Ohishi;H.Sai;Y.Terada;Y.Ohshita;M.Yamaguchi
通讯作者：
M.Yamaguchi

Thermophotovoltaic Generation with Microstructured Tungsten Selective Emitters

使用微结构钨选择性发射器进行热光伏发电

DOI：
发表时间：
2004
期刊：
Proceedings of the Sixth Conference on Thermophotovoltaic Generation of Electricity
影响因子：
0
作者：
H.Sai;T.Kamikawa;Y.Kanamori;K.Hane;H.Yugami;M.Yamaguchi
通讯作者：
M.Yamaguchi

Antireflective subwavelength structures on crystalline Si fabricated using directly formed anodic porous alumina masks