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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

Research Project

Project/Area Number 11J01867
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Electronic materials/Electric materials
Research InstitutionHokkaido University

Principal Investigator

吉村 正利  北海道大学, 大学院情報科学研究科, 特別研究員(DC1)

Project Period (FY) 2011 – 2013
Project Status Completed (Fiscal Year 2013)
Budget Amount *help
¥1,900,000 (Direct Cost: ¥1,900,000)
Fiscal Year 2013: ¥600,000 (Direct Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2012: ¥600,000 (Direct Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2011: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
Keywords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
Research Abstract

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。

Strategy for Future Research Activity

(抄録なし)

Report

(3 results)
  • 2013 Annual Research Report
  • 2012 Annual Research Report
  • 2011 Annual Research Report
  • Research Products

    (19 results)

All 2013 2012 2011

All Journal Article (5 results) (of which Peer Reviewed: 5 results) Presentation (13 results) Book (1 results)

  • [Journal Article] Indium Phosphide Core-Shell Nanowire Array Solar Cells with Lattice-Mismatched Window Layer2013

    • Author(s)
      M. Yoshimura, et al.
    • Journal Title

      Applied Physics Express

      Volume: 6 Issue: 5 Pages: 052301-052301

    • DOI

      10.7567/apex.6.052301

    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Indium Phoshide Core-Shell Nanowire Array Solar Cells with Lattice-Mismatched Window Layer2013

    • Author(s)
      M. Yoshimura, et al.
    • Journal Title

      Applied Physics Letters

      Volume: 103 Issue: 24

    • DOI

      10.1063/1.4847355

    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] GaAs/InGaP Core-Multishell Nanowire-Array-Based Solar Cells2013

    • Author(s)
      E. Nakai, M. Yoshimura, et al.
    • Journal Title

      Japanese Journal of Applied Physics

      Volume: 52 Issue: 5R Pages: 055002-055002

    • DOI

      10.7567/jjap.52.055002

    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Sub 60 mV/decade Switch Using an InAs Nanowire-Si Heterojunction and Turn-on Voltage Shift with a Pulsed Doping Technique2013

    • Author(s)
      K. Tomioka, M. Yoshimura, et al.
    • Journal Title

      Nano Letters

      Volume: 13 Pages: 5822-5826

    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Position-Controlled III-V Compound Semiconductor Nanowire Solar Cells by Selective-Area Metal-Organic Vapor Phase Epitaxy2012

    • Author(s)
      T. Fukui, M. Yoshimura, et al.
    • Journal Title

      AMBIO

      Volume: 41 (Supplement 2) Issue: S2 Pages: 119-124

    • DOI

      10.1007/s13280-012-0266-5

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] ITO/p-InP Heterojunction NW-Array Solar Cells2013

    • Author(s)
      Masatoshi Yoshimura
    • Organizer
      TUM-IAS Focus Workshop
    • Place of Presentation
      Technische Universitat Munchen (Germany)
    • Year and Date
      2013-10-28
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] ITO/p-InPヘテロ接合ナノワイヤアレイ太陽電池の特性解析2013

    • Author(s)
      吉村正利
    • Organizer
      第74回応用物理学会秋季学術講演会
    • Place of Presentation
      同志社大学(京都)
    • Year and Date
      2013-09-17
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] Fabrication of ITO/p-InP hetero-junction nanowire array solar cells2013

    • Author(s)
      Masatoshi Yoshimura
    • Organizer
      the 32th Electronic Materials Symposium
    • Place of Presentation
      ラフォーレ琵琶湖(滋賀)
    • Year and Date
      2013-07-11
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] ITO/p-InP Hetero-Junction NW-Array Solar Cells2013

    • Author(s)
      Masatoshi Yoshimura
    • Organizer
      2013 Europe Material Research Society Spring Meet
    • Place of Presentation
      Strasbourg (France)
    • Year and Date
      2013-05-28
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] Compound Semiconductor Nanowire Solar Cells2012

    • Author(s)
      Masatoshi Yoshimura
    • Organizer
      the 2012 Material Research Society (MRS) Fall Meeting
    • Place of Presentation
      Hynes Convention Center(USA)
    • Year and Date
      2012-11-28
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] InP/AlInPナノワイヤアレイ太陽電池の改善と結晶解析2012

    • Author(s)
      吉村 正利
    • Organizer
      秋季第73回応用物理学学術講演会
    • Place of Presentation
      愛媛大学(愛媛)
    • Year and Date
      2012-09-12
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] InP/AlInP core-multishell nanowire array solar cells2012

    • Author(s)
      Masatoshi Yoshimura
    • Organizer
      the 39th Internal Symposium on Compound Semiconductor
    • Place of Presentation
      University of California Santa Barbara (USA)
    • Year and Date
      2012-08-28
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] InP/AlInP core-multishell nanowire array solar cells by Selective-Area MOVPE2012

    • Author(s)
      Masatoshi Yoshimura
    • Organizer
      31st Electronic Materials Symposium
    • Place of Presentation
      ラフォーレ修善寺(静岡)
    • Year and Date
      2012-07-13
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] ITO/p-InPヘテロ接合ナノワイヤアレイ太陽電池2012

    • Author(s)
      吉村 正利
    • Organizer
      春季第73回応用物理学学術講演会
    • Place of Presentation
      神奈川工科大学(神奈川)
    • Year and Date
      2012-03-29
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Characterization of InP nanowire array solar cells using selective-area metal-organic vapor phase epitaxy2011

    • Author(s)
      吉村正利
    • Organizer
      MRS Fall Meeting
    • Place of Presentation
      Hynes Convention Center (The United States)
    • Year and Date
      2011-11-29
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] InPナノワイヤアレイ太陽電池の特性評価2011

    • Author(s)
      吉村正利
    • Organizer
      秋季第72回応用物理学会学術講演会
    • Place of Presentation
      山形大学(山形県)
    • Year and Date
      2011-08-31
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] Fabrication of InP Nanowire Array Solar Cells using Selective-Area Metal-Organic Vapor Phase Epitaxy2011

    • Author(s)
      吉村正利
    • Organizer
      JSPS-RSAS Joint Conference "Capturing the Sun"
    • Place of Presentation
      Beijer Hall (Sweden)
    • Year and Date
      2011-05-31
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] InPナノワイヤアレイ太陽電池の表面パッシベーション2011

    • Author(s)
      吉村正利
    • Organizer
      春季第59回応用物理学関係連合講演会
    • Place of Presentation
      早稲田大学(東京都)
    • Year and Date
      2011-03-18
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Book] 『ナノワイヤ最新技術の基礎と応用展開』、第III編 第5章2013

    • Author(s)
      福井孝志、吉村正利、 他
    • Total Pages
      240
    • Publisher
      シーエムシー出版
    • Related Report
      2012 Annual Research Report

URL: 

Published: 2011-12-12   Modified: 2024-03-26  

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