量子井戸・フォトニック結晶を用いた高効率熱光発電デバイスに関する研究

利用量子阱和光子晶体的高效热光伏发电装置研究

• 批准号: 11F01365
• 负责人: 野田 進
• 金额: $ 1.34万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2011
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2011 至 2013
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-11F01365/
• 关键词: フォトニック結晶; 太陽電池; 熱光発電; 量子井戸; 大面積共振

本研究は、太陽光発電の光電変換効率を向上させることを目指し、新しい光マネジメント法を開発することである。研究開始段階では、幅広いスペクトルをもつ太陽光を、エネルギー損失なく狭帯域の熱輻射スペクトルへと変換する熱輻射制御の実現を、量子井戸による電子系の制御と、フォトニック結晶を用いた光子系の制御により実現するということを目指して研究を開始した。その後、研究を進める過程で、新たにフォトニック結晶のバンド構造の特異点(バンド端)における大面積共振作用を用いて、薄膜Si系太陽電池への光吸収率を増大させ、太陽光発電の効率を向上させることを目指すという研究も新たに開始し、この両者に関する検討を進めている。本年度は特に後者に関する検討を進めた。理論的には、光起電力層を低屈折率材料を挟んで複数積層する構造を考え、各光起電力層にフォトニック結晶を形成することで、炭層の場合と比較して光吸収が増大することを示すことに成功した。また、昨年度検討したフォトニック結晶のランダム性を導入すると、さらに吸収が増えること、入射角度依存性が小さくなり、あらゆる角度の入射に対して効率的に光を吸収させることが可能となることを明らかにした。また、太陽電池で広く用いられているテクスチャ構造と比較しても、光吸収が増えることが分かった。合わせて、昨年度得られた解析結果(単層のSi層にフォトニック結晶を導入することによる光吸収増大)について、実験的な評価を進めた。基板上に、光反射層となる銀、透明導電膜を製膜した後、プラズマCVD装置を用いて堆積した厚さ1μmの微結晶Siを堆積した。そして、設計に基づき、微結晶Si層に電子線露光装置とプラズマエッチング装置を用いてフォトニック結晶を形成した。本素子の光吸収スペクトルを積分球を用いて評価したところ、設計通り、ランダムなフォトニック結晶の導入により、光吸収が増加する結果を得ることに成功した。

In this study, the results show that there are significant differences between the two groups in this study, and the new method is used for the purpose of this study. At the beginning of the study, the optical system, the photonic system, the photon system, the photon system After that, the process of the study was improved, and the results of the new test were used to create a special point (terminal). The optical absorption rate of the thin film Si battery is very high, the optical absorption rate of the thin film Si battery is very high, and the optical absorption rate is very high at the beginning of the study. After this year's special training, we will continue to improve our performance. The theoretical and photovoltaic materials with low refractive rate are characterized by the complex number of mechanical properties, the mechanical properties of each photogenerator, and the thermal stability of carbon and carbon composites. The incident angle is dependent on the angle of incidence, the angle of incidence is small, the angle of incidence is dependent on the angle of incidence, and the incidence rate of light absorption is significantly higher than that of previous years. The thermal and electrical energy storage equipment is used to make a comparison device and a light absorption device in the battery. Combined with the results of the analysis of the results obtained last year, the results of the analysis of the results obtained last year (the results of the analysis of the results of the analysis of the results obtained last year, the results of the analysis of the results of the analysis of the results obtained yesterday. On the substrate, the light reflection temperature is high, and the transparent lead film is applied to the CVD device. The thickness of the Si is less than 1 μ m. The equipment, the basic device and the micro-crystal Si are used to form a device for the exposure of the electronic cable. In this light absorption device, the positive score of the device is successfully tested by using the results of the device, the device.

项目成果

Tandem Photonic-Crystal Thin Films Surpassing Lambertian Light-Trapping Limit Over Broad Bandwidth and Angular Range

串联光子晶体薄膜在宽带宽和角度范围内超越朗伯光捕获极限

• 发表时间: 2013
• 作者: Ardavan Oskooi;田中良典;野田進;A. Oskooi and S. Noda
• 通讯作者: A. Oskooi and S. Noda

フォトニック結晶を有する光起電力素子の誘電率分布のフーリエ空間解析-構造変調効果の検討-

光子晶体光伏器件介电常数分布的傅立叶空间分析-结构调制效应研究-

• 发表时间: 2013
• 作者: 田中良典,川本洋輔;Ardavan Oskooi,野田進
• 通讯作者: Ardavan Oskooi,野田進

Tandem photonic-crystal thin films surpassing Lambertian light-trapping limit over broad bandwidth and aneular range

串联光子晶体薄膜在宽带宽和环形范围内超越朗伯光捕获极限

• 发表时间: 2013
• 作者: Ardavan Oskooi;田中良典;野田進
• 通讯作者: 野田進

光起電力素子の光電変換効率増大に向けたフォトニック結晶共振作用の最適化(V)～ランダム構造フォトニック結晶の導入～

优化光子晶体谐振以提高光伏器件的光电转换效率（V）〜随机结构光子晶体的介绍〜

• 发表时间: 2012
• 作者: Oskooi Ardavan;Favuzzi Pedro;田中良典;重田博昭;原潤一;宮西晋太郎;川上養一;野田進
• 通讯作者: 野田進

光トラップ効率増大に向けたフォトニック結晶構造の検討(A)フォトニック超格子構造とトポロジー最適化に基づくアプローチ

提高光捕获效率的光子晶体结构研究（A）基于光子超晶格结构和拓扑优化的方法

• 发表时间: 2013
• 作者: 川本洋輔,田中良典;Ardavan oskooi ,石崎賢司;De Zoysa Menaka,浅野卓,野田進
• 通讯作者: De Zoysa Menaka,浅野卓,野田進