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量子ドット超格子太陽電池におけるホットキャリアダイナミクスの解明

研究課題

研究課題/領域番号 17K14659
研究種目

若手研究(B)

配分区分基金
研究分野 電子・電気材料工学
研究機関神戸大学

研究代表者

原田 幸弘  神戸大学, 工学研究科, 助教 (10554355)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2018年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
2017年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
キーワードホットキャリア / 太陽電池 / 量子ドット超格子 / ホットキャリア型太陽電池 / 電子・電気材料 / 量子閉じ込め / 半導体物性 / 光物性 / 高効率太陽光発電材料・素子
研究成果の概要

1次元状態密度を有するInAs/GaAs量子ドット超格子を光吸収層、GaAsホスト結晶をエネルギー選択バリアとして利用するInAs/GaAs量子ドット超格子太陽電池において、GaAsのバンドギャップエネルギーよりも低エネルギーの入射光を用いてホットキャリア電流の取り出しを実証した。また、InAs/GaAs量子ドット超格子では1000 Kを超えるキャリア温度のホットキャリアが生成されることを、開放電圧と短絡電流密度の励起フォトン密度依存性から明らかにした。

研究成果の学術的意義や社会的意義

量子井戸構造をホットキャリア吸収層とする研究がアメリカやフランスなどで進められてきているが、量子井戸における2次元状態密度よりも量子細線や量子ドット超格子における1次元状態密度の方が高いホットキャリア温度が達成可能である。InAs/GaAs量子ドット超格子においてホットキャリア電流の取り出しを実証した本研究成果は、1次元状態密度を利用したホットキャリア型太陽電池動作の実証に向けた重要な知見となる。

報告書

(3件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実施状況報告書
  • 研究成果

    (20件)

すべて 2019 2018 2017

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (16件) (うち国際学会 4件)

  • [雑誌論文] Hot-carrier generation in a solar cell containing InAs/GaAs quantum-dot superlattices as a light absorber2018

    • 著者名/発表者名
      Daiki Watanabe, Naoto Iwata, Shigeo Asahi, Yukihiro Harada, and Takashi Kita
    • 雑誌名

      Applied Physics Express

      巻: 11 号: 8 ページ: 082303-082303

    • DOI

      10.7567/apex.11.082303

    • NAID

      210000136312

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Optimal Band Gap Energies for Two-Step Photon Up-Conversion Solar Cells with Partial Absorptivity2018

    • 著者名/発表者名
      Yukihiro Harada, Tetsuhiro Matsuo, Shigeo Asahi, and Takashi Kita and Takashi Kita
    • 雑誌名

      Proceedings of the 35th European Photovoltaic Solar Energy Conference and Exhibition

      巻: - ページ: 126-128

    • DOI

      10.4229/35THEUPVSEC20182018-1CV.4.26

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [雑誌論文] InAs/GaAs量子ドット超格子を用いたホットキャリア型太陽電池の基礎特性2017

    • 著者名/発表者名
      渡部 大樹、原田 幸弘、喜多 隆
    • 雑誌名

      材料

      巻: 66 号: 9 ページ: 629-633

    • DOI

      10.2472/jsms.66.629

    • NAID

      130006083115

    • ISSN
      0514-5163, 1880-7488
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 半導体量子ドット超格子におけるホットキャリアダイナミクス2017

    • 著者名/発表者名
      原田 幸弘
    • 雑誌名

      電気評論

      巻: 642 ページ: 67-71

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] InAs/GaAs量子ドット超格子を用いたホットキャリア型太陽電池における開放電圧の向上2019

    • 著者名/発表者名
      原田幸弘、岩田尚之、朝日重雄、喜多隆
    • 学会等名
      第66回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Polarization dependent photocurrent in InAs/GaAs quantum dot superlattice solar cells2018

    • 著者名/発表者名
      Y. Harada, J. Yamada, D. Watanabe, S. Asahi, and T. Kita
    • 学会等名
      International Conference on Nano-photonics and Nano-optoelectronics 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 入射光スペクトル形状を考慮した2段階フォトンアップコンバージョン太陽電池の理論変換効率2018

    • 著者名/発表者名
      松尾哲弘、原田幸弘、朝日重雄、喜多隆
    • 学会等名
      応用物理学会関西支部平成30年度第1回講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 2段階フォトンアップコンバージョン太陽電池における理論変換効率の入射光スペクトル形状依存性2018

    • 著者名/発表者名
      原田幸弘、松尾哲弘、朝日重雄、喜多隆
    • 学会等名
      第79回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] InAs/GaAs量子ドット超格子太陽電池におけるホットキャリア電流取り出し特性2018

    • 著者名/発表者名
      岩田尚之、渡部大樹、原田幸弘、松尾哲弘、朝日重雄、喜多隆
    • 学会等名
      第79回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Optimal Band Gap Energies for Two-Step Photon Up-Conversion Solar Cells with Partial Absorptivity2018

    • 著者名/発表者名
      Y. Harada, T. Matsuo, S. Asahi, and T. Kita
    • 学会等名
      35th European Photovoltaic Solar Energy Conference and Exhibition
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 吸収率を考慮した2段階フォトンアップコンバージョン太陽電池における電圧ブースト効果2018

    • 著者名/発表者名
      原田幸弘、朝日重雄、喜多隆
    • 学会等名
      第37回電子材料シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] InAs/GaAs 量子ドット超格子を用いたホットキャリア型太陽電池の動作評価2018

    • 著者名/発表者名
      岩田 尚之、渡部 大樹、原田 幸弘、朝日 重雄、喜多 隆
    • 学会等名
      応用物理学会関西支部平成29年度第3回講演会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 吸収率を考慮した2段階フォトンアップコンバージョン太陽電池の理論変換効率2018

    • 著者名/発表者名
      原田 幸弘、朝日 重雄、喜多 隆
    • 学会等名
      第65回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] InAs/GaAs量子ドット超格子を用いたホットキャリア型太陽電池動作実証2018

    • 著者名/発表者名
      岩田 尚之、渡部 大樹、原田 幸弘、朝日 重雄、喜多 隆
    • 学会等名
      第65回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 低温キャップInAs/GaAs量子ドット超格子中間バンド型太陽電池における2段階光吸収の増強2017

    • 著者名/発表者名
      平尾 和輝、朝日 重雄、海津 利行、原田 幸弘、喜多 隆
    • 学会等名
      日本材料学会半導体エレクトロニクス部門委員会平成29年度第1回研究会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 2段階フォトンアップコンバージョン太陽電池のヘテロ界面における電圧ブースト効果2017

    • 著者名/発表者名
      朝日 重雄、草木 和輝、原田 幸弘、喜多 隆
    • 学会等名
      第78回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] InAs/GaAs量子ドット超格子太陽電池におけるバンド内遷移の偏光特性2017

    • 著者名/発表者名
      原田 幸弘、山田 淳也、渡部 大樹、朝日 重雄、喜多 隆
    • 学会等名
      第78回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 低温キャップInAs/GaAs量子ドット超格子中間バンド型太陽電池における熱脱出の抑制2017

    • 著者名/発表者名
      平尾 和輝、朝日 重雄、海津 利行、原田 幸弘、喜多 隆
    • 学会等名
      第78回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Two-Step Photon Up-Conversion Solar Cells Incorporating a Voltage Booster Hetero-Interface2017

    • 著者名/発表者名
      S. Asahi, K. Kusaki, Y. Harada, and T. Kita
    • 学会等名
      The 27th Photovoltaic Science and Engineering Conference
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Efficient Two-Step Photocurrent in Intermediate Band Solar Cells Using Highly Homogeneous InAs/GaAs Quantum-Dot Superlattice2017

    • 著者名/発表者名
      K. Hirao, S. Asahi, T. Kaizu, Y. Harada, and T. Kita
    • 学会等名
      The 27th Photovoltaic Science and Engineering Conference
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2020-03-30  

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