歪み補償系積層ゲルマニウム量子ドットの開発と超高効率太陽電池への応用

应变补偿堆叠锗量子点的研制及其在超高效太阳能电池中的应用

• 批准号: 14J10268
• 负责人: 後藤 和泰
• 金额: $ 1.09万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 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-14J10268/
• 关键词: 歪み補償; 自己形成量子ドット; 太陽電池; 分子線エピタキシー; シリコン; ゲルマニウム; カーボン

量子ドットを用いた太陽電池は，太陽電池の変換効率が向上するとして非常に魅力的である．本研究では，太陽電池応用のための希釈炭化ケイ素（Si1-xCx）層を中間層に用いた歪み補償系積層ゲルマニウム（Ge）量子ドットの開発を目的とした．積層量子ドットを用いた太陽電池は，pn接合方向への量子ドット間隔の近接化，すなわち，膜厚の薄い中間層を用いることによりキャリアの輸送特性の向上が期待できる．しかし，中間層の薄膜化は，量子ドット層で生じる歪みの伝搬・蓄積を増大させ，積層欠陥の発生により結晶品質が悪化することが知られている．Si1-xCx層は歪み補償層として作用し，量子ドットサイズの増大を抑制することが期待できる．昨年度は，Si1-xCx母材を用いた積層Ge量子ドットの開発に取り組み一定の成果を出せた．そこで本年度では，積層Ge/Si1-xCx量子ドット太陽電池の作製，および中間層膜厚の薄膜化が太陽電池に及ぼす影響を調査した．50層積層Si1-xCx上ではGe量子ドット太陽電池はGe/Si量子ドット太陽電池と比較して，量子ドット同士が合体した巨大ドットの発生が抑制されたことにより，キャリアの収集が改善していることが分かった．その結果，開放電圧が改善し，変換効率が向上した． また，中間層膜厚が太陽電池特性に及ぼす影響を調べ，印加電圧によって弱められた内蔵電界の際には，中間層薄膜が薄いほうが外部量子効率が改善，すなわち，キャリアの収集が改善されていることが見出され，量子ドット層でのキャリア輸送の向上を示唆する結果を得た．本研究で得られた量子ドットサイズの増大，凝集体の発生を抑制するSi系材料での歪み補償の技術は，Siを用いたヘテロ材料系に有意義な知見を与え，電子デバイスなどの応用に資するものと考えられる．今年度の成果は，国際会議として口頭発表を行い，査読論文誌に投稿する予定である．

In this study, too many batteries are used to generate carbon dioxide (Si1-xCx). In this study, the power supply of the battery is active. The purpose of this study is to use the battery device (Ge). Actively use the battery device to use the battery battery. In the direction of pn bonding, the quantum junction device is close, the film thickness is thin, and the film thickness is thin. The characteristics of the film are expected to increase. The temperature is thin, the middle is thin, and the quantum junction is very thin. In the last year, the Si1-xCx base material used active Ge quantum chemistry to start the acquisition system. The results show that the results are good. This year, the results of the Si1-xCx base metal acquisition system are good. Active Ge/Si1-xCx quantum device cell operation, medium film thickness, thin film cell and film thickness. 50% Ge quantum cell on Si1-xCx. Ge/Si quantum cell is used to compare the performance of the battery, and the combination of the quantum device and the system is used to suppress the performance of the battery. The result of the experiment is to turn on the improvement of the electrical equipment, the performance of the cell, the thickness of the medium film, the characteristics of the cell and the effect on the performance of the cell. The results show that the external quantum rate of the thin film is improved, and the external quantum rate of the thin film is improved. In this study, the results of this study show that the results of this study are significant. The results of this study are as follows: in this study, the results of this study show that the results of this study are very high, and the results of this study show that the results of this study show that the results of this study are significant, the results of this study show that there are significant differences in the results of this study. The results of this year's international conference will be reviewed by the International Conference, and contributions will be submitted to the international conference.

项目成果

Studies on highly stacked Ge/Si quantum dot heterojunction solar cells grown with up to 100 stacked layers

堆叠层数高达 100 层的高度堆叠 Ge/Si 量子点异质结太阳能电池的研究

• 发表时间: 2015
• 作者: Kazuhiro Gotoh;Ryuji Oshima;Isao Sakata;Takeyoshi Sugaya;Koji Matsubara and Michio Kondo
• 通讯作者: Koji Matsubara and Michio Kondo

Fabrication of strain-compensated heterojunction Ge/Si1-xCx quantum dots solar cells

应变补偿异质结Ge/Si1-xCx量子点太阳能电池的制备

• 发表时间: 2016
• 作者: Kazuhiro Gotoh;Ryuji Oshima;Takeshi Tayagaki;Takeyoshi Sugaya;Koji Matsubara;and Michio Kondo
• 通讯作者: and Michio Kondo

歪み補償系多重積層Ge/Si1-xCx自己形成量子ドットの構造評価

应变补偿多层Ge/Si1-xCx自组装量子点的结构评估

• 发表时间: 2014
• 作者: Kazuhiro Gotoh;Ryuji Oshima;Isao Sakata;Takeyoshi Sugaya;Koji Matsubara and Michio Kondo;後藤和泰，大島隆治，菅谷武芳，坂田功，松原浩司，近藤道雄
• 通讯作者: 後藤和泰，大島隆治，菅谷武芳，坂田功，松原浩司，近藤道雄

Studies on Self-assembled Ge Quantum Dots on a Si1-xCx Layer Grown by Solid Source Molecular Beam Epitaxy

固源分子束外延生长Si1-xCx层上自组装Ge量子点的研究

• 发表时间: 2014
• 作者: Kazuhiro Gotoh;Ryuji Oshima;Takeyoshi Sugaya;Isao Sakata;Koji Matsubara;Michio Kondo
• 通讯作者: Michio Kondo

Si基板上Ge量子ドット太陽電池の開発

硅衬底上Ge量子点太阳能电池的研制

• 发表时间: 2014
• 作者: Kazuhiro Gotoh;Ryuji Oshima;Takeyoshi Sugaya;Isao Sakata;Koji Matsubara;Michio Kondo;後藤和泰，大島隆治，菅谷武芳，坂田功，松原浩司，近藤道雄
• 通讯作者: 後藤和泰，大島隆治，菅谷武芳，坂田功，松原浩司，近藤道雄