量子井戸中間バンド太陽電池の作製と光学的評価

量子阱中带太阳能电池的制造和光学评估

• 批准号: 14F04724
• 负责人: 杉山 正和
• 金额: $ 1.47万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2014
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2014-04-25 至 2016-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-14F04724/
• 关键词: 太陽電池; 化合物半導体; 量子構造; 量子井戸; フォトルミネッセンス; 中間バンド

量子井戸を挿入したIII-V族化合物半導体太陽電池に関して，集光下での開放電圧が同じバンドギャップを持つバルク材料による太陽電池に対して有意に増大する現象が昨年度確認されていた．今年度は，そのメカニズムを詳細に調査した．同一の構造を有するInGaAs/GaAsP量子井戸（20層）を光吸収層（ｉ層）として用い，ｎおよびｐ層をGaAs，さらにバンドギャップの大きなInGaPと変化させた2種類の単接合太陽電池を作製した．太陽電池の熱力学的モデルによれば，開放電圧を決めるのは吸収層のバンドギャップであり，２つのセルは同一の開放電圧を示すはずである．しかし，光強度を太陽光の集光度として1～1000倍の範囲で変化させて開放電圧を測定したところ，InGaPを用いた場合のほうが1000倍集光で0.2 Vほど開放電圧が高くなった．これとは逆方向の実験として．上記２つの太陽電池に外部から電流注入してエレクトロルミネッセンスの強度を測定した．その結果，InGaPを用いた太陽電池においてGaAsを用いた場合と同一のエレクトロルミネッセンスの強度を得るためには，0.15 Vほど大きな外部電圧を必要とすることが分かった．これらの結果を，太陽電池のデバイスシミュレーションを併用しながら検討した結果，検討対象とした量子井戸挿入太陽電池においては電子・成功の分布が空間的に不均一であり，太陽電池内部において電子・正孔が空間的に熱力学的平衡を満たしていないことがわかった．この結果は，今後さらなる高効率化を目指して量子構造太陽電池の設計を最適化する際にきわめて重要な知見である．

Quantum well opens を scions into し た III - V compound semiconductor solar cells に masato し て, set light で の open electric 圧 が with じ バ ン ド ギ ャ ッ プ を hold つ バ ル ク material に よ る solar cell に し seaborne て intentionally に raised large す る phenomenon が yesterday annual confirmation さ れ て い た. This year に, そ メカニズムを メカニズムを detailed に survey た た. The same の a す を construction る InGaAs/GaAsP quantum well opens layer (20) を light absorbing 収 layer (I) と し て in い, n お よ び p を GaAs, さ ら に バ ン ド ギ ャ ッ プ の big き な InGaP と variations change さ せ た 2 kinds の 単 joint solar cell を cropping し た. Solar cell の thermodynamic モ デ ル に よ れ ば, open electric 圧 を definitely め る の は 収 absorption layer の バ ン ド ギ ャ ッ プ で あ り, 2 つ の セ ル は same の open electric 圧 を shown す は ず で あ る. し か し, light intensity を sunlight の sets photometric と し て 1 ~ 1000 times の van 囲 で variations change さ せ て open electric 圧 を determination し た と こ ろ, InGaP を with い た occasions の ほ う が 1000 times concentrated で 0.2 V ほ ど open electric 圧 が high く な っ た. Youdaoplaceholder2 れと れと reverse <s:1> experiment と て て. Note 2 of the above: The <s:1> <s:1> solar cell に is injected with an external ら current, which is then used to determine the <s:1> てエレ, トロ, トロ, <s:1>, ネッセ, ス intensity を, and <s:1> た. そ の results, InGaP を with い た solar cell に お い て GaAs を with い た occasions と same の エ レ ク ト ロ ル ミ ネ ッ セ ン ス の を intensity る た め に は, 0.15 V ほ ど big き な external electric 圧 を necessary と す る こ と が points か っ た. を こ れ ら の results, solar battery の デ バ イ ス シ ミ ュ レ ー シ ョ ン を and し な が ら beg し 検 た result, beg like と seaborne 検 し た quantum well opens scions into solar cell に お い て は electronic, successful の が に heterogeneity of the space distribution で あ り, Solar battery internal に お い て electronic · is hole が space に thermodynamic equilibrium を against た し て い な い こ と が わ か っ た. は こ の results, future さ ら な る high rate of unseen を refers し て quantum structure solar cells を の design optimization す る interstate に き わ め て important な knowledge で あ る.

项目成果

CNRS(フランス)

法国国家科学研究中心（CNRS）

Investigation of carrier collection and open-circuit voltage of multi-quantum well solar cells by luminescence

多量子阱太阳能电池载流子收集和开路电压的发光研究

• 发表时间: 2015
• 作者: Amaury Delamarre;Hiromasa Fujii;Kentaroh Watanabe;Laurent Lombez;Jean-François Guillemoles,Masakazu Sugiyama
• 通讯作者: Jean-François Guillemoles,Masakazu Sugiyama

Influence of the Host Pin Diode Material in Multi-Quantum Well Solar Cells

主PIN二极管材料对多量子阱太阳能电池的影响

• 发表时间: 2015
• 作者: A. Delamarre;Y. Wang;Y. Nakano;J.-F. Guillemoles;M. Sugiyama
• 通讯作者: M. Sugiyama

Experimental Demonstration of Optically Determined Solar Cell Current Transport Efficiency Map

光学确定的太阳能电池电流传输效率图的实验演示

• DOI: 10.1109/jphotov.2016.2516249
• 发表时间: 2016
• 期刊: IEEE Journal of Photovoltaics
• 影响因子: 3
• 作者: A. Delamarre;L. Lombez;K. Watanabe;M. Sugiyama;Y. Nakano;and J.-F. Guillemoles
• 通讯作者: and J.-F. Guillemoles

Quantitative optical measurement of chemical potentials in intermediate band solar cells

• DOI: 10.1117/1.jpe.5.053092
• 发表时间: 2015
• 期刊: Journal of Photonics for Energy
• 影响因子: 1.7
• 作者: P. Râle;A. Delamarre;G. El-Hajje;R. Tamaki;Kentaroh Watanabe;Y. Shoji;Y. Okada;M. Sugiyama