• Search Research Projects
  • Search Researchers
  • How to Use
  1. Back to previous page

Optimization of Photonic Nanostructure for Enhancement of Optical Absorption in Thin Film Si Solar Cells

Research Project

Project/Area Number 15K17472
Research Category

Grant-in-Aid for Young Scientists (B)

Allocation TypeMulti-year Fund
Research Field Optical engineering, Photon science
Research InstitutionKyoto University

Principal Investigator

Tanaka Yoshinori  京都大学, 工学研究科, 講師 (20534522)

Research Collaborator Ishizaki Kenji  
Menaka De Zoysa  
Project Period (FY) 2015-04-01 – 2019-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2018)
Budget Amount *help
¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2017: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2016: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2015: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Keywordsフォトニック結晶 / 太陽電池 / 電磁界解析 / 感度解析
Outline of Final Research Achievements

In this research, by introducing a photonic crystal to a thin film Si solar cell, we aimed to enhance the optical absorption into the Si layer and to improve the photoelectric conversion efficiency of solar cell. This grant-in-aid research project focuses on microcrystalline Si solar cells (thickness: several hundred nm to several μm) and thin film single crystal Si solar cells (thickness: several tens of μm), and on the design of a photonic crystal for optical absorption enhancement. As a result, we found by numerical analysis that a short-circuit current density of 31.8 mA / cm 2 can be expected in a 2 μm-thick microcrystalline Si solar cell, and a short-circuit current density of 37.6 mA / cm 2 can be expected in a 20 μm-thick single crystal Si solar cell.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

太陽光発電は、エネルギー・環境問題の解決、持続可能な社会の実現という観点から非常に大きな注目を集めている発電方式であり、さらなる普及、低コスト化の実現のためには光電変換効率の向上が求められている。本研究は、太陽電池により多くの光を吸収させることで、変換効率の向上を実現しようとするものであり、学術面はもちろん、社会的にも意義のある研究であるといえる。

Report

(5 results)
  • 2018 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2017 Research-status Report
  • 2016 Research-status Report
  • 2015 Research-status Report
  • Research Products

    (20 results)

All 2018 2017 2016 2015 Other

All Journal Article (6 results) (of which Peer Reviewed: 6 results,  Open Access: 5 results,  Acknowledgement Compliant: 3 results) Presentation (12 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 2 results) Remarks (2 results)

  • [Journal Article] Progress in thin-film silicon solar cells based on photonic-crystal structures2018

    • Author(s)
      Ishizaki Kenji、De Zoysa Menaka、Tanaka Yoshinori、Jeon Seung-Woo、Noda Susumu
    • Journal Title

      Japanese Journal of Applied Physics

      Volume: 57 Issue: 6 Pages: 060101-060101

    • DOI

      10.7567/jjap.57.060101

    • NAID

      210000149093

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Microcrystalline-Silicon Solar Cells With Photonic Crystals on the Top Surface2017

    • Author(s)
      Ishizaki Kenji、Motohira Akito、De Zoysa Menaka、Tanaka Yoshinori、Umeda Takami、Noda Susumu
    • Journal Title

      IEEE Journal of Photovoltaics

      Volume: 7 Issue: 4 Pages: 950-956

    • DOI

      10.1109/jphotov.2017.2695524

    • Related Report
      2017 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Enhanced efficiency of ultrathin (~500 nm)-film microcrystalline silicon photonic crystal solar cells2016

    • Author(s)
      M. D. Zoysa, K. Ishizaki, Y. Tanaka, H. Sai, and S. Noda
    • Journal Title

      Applied Physics Express

      Volume: 10 Issue: 1 Pages: 012302-012302

    • DOI

      10.7567/apex.10.012302

    • NAID

      210000135716

    • Related Report
      2016 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Structural design of photonic crystal thin film silicon solar cells by sensitivity analysis: Inclusion of electrode absorption2015

    • Author(s)
      Y. Kawamoto, Y. Tanaka, K. Ishizaki, M. D. Zoysa, T. Asano, and S. Noda
    • Journal Title

      Optics Express

      Volume: 23 Issue: 15 Pages: A896-A896

    • DOI

      10.1364/oe.23.00a896

    • Related Report
      2015 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Photonic crystal microcrystalline silicon solar cells2015

    • Author(s)
      Y. Tanaka, K. Ishizaki, M. D. Zoysa, T. Umeda, Y. Kawamoto, S. Fujita, and S. Noda
    • Journal Title

      Progress in Photovoltaics: Research and Applications

      Volume: 23 Issue: 11 Pages: 1475-1483

    • DOI

      10.1002/pip.2577

    • NAID

      120005753830

    • Related Report
      2015 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Improved efficiency of ultra-thin μc-Si solar cells with photonic-crystal structures2015

    • Author(s)
      K. Ishizaki, M. D. Zoysa, Y. Tanaka, T. Umeda, Y. Kawamoto, and S. Noda
    • Journal Title

      Optics Express

      Volume: 23 Issue: 19 Pages: A1040-A1040

    • DOI

      10.1364/oe.23.0a1040

    • Related Report
      2015 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] 表面にフォトニック結晶構造を有するμc-Si太陽電池の光電変換効率の向上2017

    • Author(s)
      元平 暉人, 石崎 賢司, 田中 良典, De Zoysa Menaka, 長谷川 創, 野田 進
    • Organizer
      第64回応用物理学会春期学術講演会
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜, 横浜市
    • Year and Date
      2017-03-16
    • Related Report
      2016 Research-status Report
  • [Presentation] フォトニック結晶を導入した薄膜単結晶シリコン太陽電池の検討(IV)2017

    • Author(s)
      石崎 賢司, 田 昇愚, 長谷川 創, 田中 良典, De Zoysa Menaka, 野田 進
    • Organizer
      第64回応用物理学会春期学術講演会
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜, 横浜市
    • Year and Date
      2017-03-16
    • Related Report
      2016 Research-status Report
  • [Presentation] フォトニック結晶を活用した新しい光マネジメント技術2017

    • Author(s)
      野田 進、石崎 賢司、De Zoysa Menaka、田中 良典
    • Organizer
      第78回応用物理学会秋期学術講演会
    • Related Report
      2017 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] フォトニック結晶を導入した薄型単結晶シリコン太陽電池における光吸収の解析2017

    • Author(s)
      長谷川 創、石崎 賢司、田中 良典、野田 進
    • Organizer
      第78回応用物理学会秋期学術講演会
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Presentation] 表面にフォトニック結晶構造を有するμc-Si太陽電池 -変換効率向上に向けた膜構造・フォトニック結晶構造の検討-2016

    • Author(s)
      石崎 賢司, 元平 暉人, 田中 良典, 長谷川 創, 野田 進
    • Organizer
      第77回応用物理学会秋季学術講演会
    • Place of Presentation
      朱鷺メッセ, 新潟市
    • Year and Date
      2016-09-15
    • Related Report
      2016 Research-status Report
  • [Presentation] フォトニック結晶を導入した超薄膜単結晶シリコン太陽電池の検討 (III)2016

    • Author(s)
      田 昇愚, 石崎 賢司, 田中 良典, 野田 進
    • Organizer
      第77回応用物理学会秋季学術講演会
    • Place of Presentation
      朱鷺メッセ, 新潟市
    • Year and Date
      2016-09-14
    • Related Report
      2016 Research-status Report
  • [Presentation] 表面にフォトニック結晶構造を有するuc-Si太陽電池2016

    • Author(s)
      元平暉人,石崎賢司,田中良典, De Zoysa Menaka,長谷川創, 野田進
    • Organizer
      2016年第63回応用物理学会春期学術講演会
    • Place of Presentation
      東京工業大学
    • Year and Date
      2016-03-18
    • Related Report
      2015 Research-status Report
  • [Presentation] 表面にフォトニック結晶を形成したμc-Si太陽電池の理論解析-非対称形状導入の検討-2016

    • Author(s)
      長谷川創, 石崎賢司, 田中良典, 元平暉人, 川本洋輔, De Zoysa Menaka, 藤田奨也, 野田進
    • Organizer
      2016年第63回応用物理学会春期学術講演会
    • Place of Presentation
      東京工業大学
    • Year and Date
      2016-03-18
    • Related Report
      2015 Research-status Report
  • [Presentation] Photonic-Crystal Thin-Film-Silicon Solar Cells2016

    • Author(s)
      K. Ishizaki, Y. Tanaka, D. Z. Menaka, and S. Noda
    • Organizer
      The Energy, Materials, and Nanotechnology (EMN) Photovoltaics Meeting 2016
    • Place of Presentation
      Eaton Hotel in Hong Kong, China
    • Year and Date
      2016-01-20
    • Related Report
      2015 Research-status Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 表面にフォトニック結晶を形成したμc-Si太陽電池の理論解析(II) -感度解析法による構造最適化検討-2015

    • Author(s)
      川本洋輔,田中良典,石崎賢司,De Zoysa Menaka,野田 進
    • Organizer
      2015年第76回応用物理学会秋期学術講演会
    • Place of Presentation
      名古屋国際会議場
    • Year and Date
      2015-09-16
    • Related Report
      2015 Research-status Report
  • [Presentation] 表面にフォトニック結晶を形成したµc-Si太陽電池の理論解析 -フォトニック結晶構造の詳細検討と寄生吸収の抑制-2015

    • Author(s)
      田中良典, 川本洋輔, 石崎賢司, De Zoysa Menaka, 野田進
    • Organizer
      2015年第76回応用物理学会秋期学術講演会
    • Place of Presentation
      名古屋国際会議場
    • Year and Date
      2015-09-14
    • Related Report
      2015 Research-status Report
  • [Presentation] 表面にフォトニック結晶を形成したμc-Si太陽電池 -表面層へのフォトニック結晶導入効果の実験評価 -2015

    • Author(s)
      石崎賢司, 田中良典, De Zoysa Menaka, 元平暉人, 野田進
    • Organizer
      2015年第76回応用物理学会秋期学術講演会
    • Place of Presentation
      名古屋国際会議場
    • Year and Date
      2015-09-14
    • Related Report
      2015 Research-status Report
  • [Remarks] 京都大学野田研究室

    • URL

      http://www.qoe.kuee.kyoto-u.ac.jp

    • Related Report
      2016 Research-status Report
  • [Remarks] 京都大学野田研究室

    • URL

      http://www.qoe.kuee.kyoto-u.ac.jp/

    • Related Report
      2015 Research-status Report

URL: 

Published: 2015-04-16   Modified: 2020-03-30  

Information User Guide FAQ News Terms of Use Attribution of KAKENHI

Powered by NII kakenhi