有機金属気相選択成長法による化合物半導体ナノワイヤの太陽電池応用

有机金属气相选择性生长法化合物半导体纳米线太阳能电池应用

• 批准号: 11J01867
• 负责人: 吉村 正利
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: Hokkaido 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-11J01867/
• 关键词: ナノワイヤ; 化合物半導体; 有機金属気相選択成長; 太陽電池

我々は昨年度、ITO/p-InPナノワイヤヘテロ接合太陽電池の提案及び作製に成功し、短絡電流密度24.8mA/cm2、開放電圧0.44V、FF0.68で、発電効率7.4%を達成した。今年度はこのヘテロ接合ナノワイヤ太陽電池の詳細な特性評価及び結晶構造の解析を行った。ソーラーシミュレータを用いて測定したAM1.5G下での電流―電圧特性のカーブフィッティングを行い、直列抵抗が0.21Ω・cm^2、並列抵抗が690Ω・cm^2、ダイオード因子が1.6であり、良好な整流特性を有していることが判明した。しかし、逆飽和電流密度は0.61μA/cm^2と高く、開放電圧の低下に関係していると考えられる。積分球を用いて測定した実効反射率は6.2%と低く、本構造がナノワイヤアレイの構造的特長を有していることを示している。内部量子効率は波長域350nm-750nmで80%以上であり、波長490nmにおいては94.2%と優れた値を達成した。波長550nm以下においては現行最高効率のInP膜型太陽電池よりも高く、本構造のポテンシャルの高さがうかがえる。p型InP上に透明電極であるITOをrfスパッタリングで堆積すると、p型InP最表面にキャリア濃度が約10^<19>のn+型反転層が形成されることが知られている。本構造も同様の手法で作製しており、最表面にn^+型反転層が形成し、埋込型ホモ接合がナノワイヤ先端部に形成されたと考えられる。それにより、短波長光により浅い所で生成される光励起キャリアが直ちに効果的に分離され、高い内部量子効率が得られたと考えられる。表面再結合を抑制する窓層やパッシベーション層などを導入することなく短波長側の量子効率を改善できたのは特筆すべき点である。これらの結果から、透明導電膜とのヘテロ接合ナノワイヤ太陽電池の有用性を実証することができた。

Last year, we successfully proposed and manufactured ITO/p-InP Nawani-Telo junction solar cells, with a short-circuit current density of 24.8mA/cm2, an open voltage of 0.44V, an FF of 0.68, and a power efficiency of 7.4%. This year's solar cell bonding technology and crystal structure analysis The current-voltage characteristics of AM1.5G were measured by the method. The in-line resistance was 0.21Ω·cm^2, the parallel resistance was 690Ω·cm^2, the in-line resistance factor was 1.6, and the current-voltage characteristics were good. The reverse saturation current density is 0.61μA/cm^2 and the open current voltage is low. The reflectivity of the integrated sphere is 6.2%, and the structure is very special. The internal quantum efficiency is more than 80% in the wavelength range of 350nm-750nm, and 94.2% in the wavelength range of 490nm. The wavelength below 550nm is the highest efficiency of InP film solar cells. The transparent electrode on the p-type InP has an ITO concentration of about 10 μ m and <19>an n+-type reflection layer on the surface of the p-type InP. The structure is manufactured in the same way, and the n^+ type reflection layer on the outermost surface is formed, and the buried type reflection layer is formed at the tip of the structure. For short wavelength light, the light excitation is generated by the light excitation, and the separation of the light excitation and the light excitation is generated by the light excitation. Surface recombination is suppressed by introducing a layer of light into the short wavelength side and improving the quantum efficiency. As a result, the transparent conductive film has been successfully bonded to the solar cell.

项目成果

ITO/p-InPヘテロ接合ナノワイヤアレイ太陽電池

ITO/p-InP异质结纳米线阵列太阳能电池

• 发表时间: 2012
• 作者: T. Fukui;M. Yoshimura;et al.;中野雄史;Masatoshi Yoshimura;Masatoshi Yoshimura;吉村 正利
• 通讯作者: 吉村 正利

ITO/p-InP Hetero-Junction NW-Array Solar Cells

ITO/p-InP 异质结纳米线阵列太阳能电池

• 发表时间: 2013
• 作者: T. Fukui;M. Yoshimura;et al.;中野雄史;Masatoshi Yoshimura;Masatoshi Yoshimura
• 通讯作者: Masatoshi Yoshimura

GaAs/InGaP Core–Multishell Nanowire-Array-Based Solar Cells

• DOI: 10.7567/jjap.52.055002
• 发表时间: 2013-05
• 期刊: Japanese Journal of Applied Physics
• 影响因子: 1.5
• 作者: E. Nakai;M. Yoshimura;K. Tomioka;T. Fukui

Fabrication of InP Nanowire Array Solar Cells using Selective-Area Metal-Organic Vapor Phase Epitaxy

采用选择性区域金属有机气相外延法制造 InP 纳米线阵列太阳能电池

• 发表时间: 2011
• 作者: T. Fukui;M. Yoshimura;et al.;中野雄史;Masatoshi Yoshimura;Masatoshi Yoshimura;吉村 正利;佃 麻美;吉村正利
• 通讯作者: 吉村正利

Position-Controlled III-V Compound Semiconductor Nanowire Solar Cells by Selective-Area Metal-Organic Vapor Phase Epitaxy

• DOI: 10.1007/s13280-012-0266-5
• 发表时间: 2012-03-01
• 期刊: AMBIO
• 影响因子: 6.5
• 作者: Fukui, Takashi;Yoshimura, Masatoshi;Tomioka, Katsuhiro
• 通讯作者: Tomioka, Katsuhiro