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．

The phenomenon of intentional increase in the opening voltage of solar cells under light collection was confirmed last year when quantum wells were introduced into III-V compound semiconductor solar cells. This year's survey was conducted in detail. The same structure includes InGaAs/GaAsP quantum wells (20 layers), light absorption layers (i layers), light absorption layers (n layers), light absorption layers (p layers), GaAs, and light absorption layers. Solar cell thermodynamic characteristics, open discharge voltage, open discharge voltage. The intensity of sunlight is 1~1000 times the concentration of sunlight, and the voltage of light is measured. In the case of InGaP, the concentration of light is 1~1000 times, and the voltage of light is 0.2 V, and the voltage of light is high. The opposite direction is opposite. Note 2: The intensity of external current injection into solar cells was measured. As a result, InGaP solar cells are used in GaAs solar cells. In the same case, the strength of the solar cells is obtained. The external voltage is required to be 0.15 V. As a result, the solar cell's quantum well and the solar cell's quantum well are used together to investigate the spatial heterogeneity of the distribution of electrons in the solar cell, and the thermodynamic equilibrium of the solar cell's internal electrons in the positive hole space. The results of this study indicate that in the future, high efficiency and optimization of the design of quantum structured solar cells will be an important aspect of knowledge.

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

Investigation of solar cells operation by luminescence: Current and voltage analysis on CIGS and multi-quantum well solar cells

通过发光研究太阳能电池的运行：CIGS 和多量子阱太阳能电池的电流和电压分析

• 发表时间: 2014
• 作者: Amaury Delamarre;Laurent Lombez;Pierre Rale;Gilbert El-Hajje;Daniel Ory;Myriam Paire;Hiromasa Fujii;Warakorn Yanwachirakul;Kentaroh Watanabe;Masakazu Sugiyama;Yoshiaki Nakano;Pierre Destruel;Jean-François Guillemoles
• 通讯作者: Jean-François Guillemoles