Photovoltaic properties in high-density self-organized type-II quantum dot superlattice
Project/Area Number |
19H02541
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Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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Allocation Type | Single-year Grants |
Section | 一般 |
Review Section |
Basic Section 28020:Nanostructural physics-related
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Research Institution | The University of Tokyo |
Principal Investigator |
Okada Yoshitaka 東京大学, 先端科学技術研究センター, 教授 (40224034)
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Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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Project Status |
Completed (Fiscal Year 2022)
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Budget Amount *help |
¥17,290,000 (Direct Cost: ¥13,300,000、Indirect Cost: ¥3,990,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
Fiscal Year 2020: ¥5,850,000 (Direct Cost: ¥4,500,000、Indirect Cost: ¥1,350,000)
Fiscal Year 2019: ¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
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Keywords | 量子ドット太陽電池 / 量子ドット / 量子ナノ構造 / 自己組織化成長 / 分子線エピタキシー / 光閉じ込め技術 / 中間バンド太陽電池 / 分子線エピタキシ- / タイプⅡヘテロ構造 / 自己組織化量子ドット / タイプⅡ超格子 / 光マネジメント / ナノ構造物理 / 光起電力物性 / 太陽電池 / 2段階光吸収 / 集光型太陽電池 |
Outline of Research at the Start |
量子ドット・超格子等による最適な量子構造を光吸収層に導入した太陽電池の場合、現在の単結晶シリコン太陽電池の2倍の変換効率が可能である。中間バンドを用いた高効率化のアプローチにおいては、(1)中間バンド内の準位に光励起されたキャリアの寿命が十分長いこと、さらに(2)中間バンド→伝導帯への光励起が効率良く生じることが必須である。本研究では、これまでの高均一で高密度の量子ドット超格子の作製技術の成果を基に、量子ドット超格子中に形成される中間バンドを介した光電変換過程のメカニズム解明とその制御法を研究し、2段階光吸収過程による電流生成の最大化により高効率化を目指す。
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Outline of Final Research Achievements |
1) We have succeeded in a high quality growth of GaAsSb alloy in the form of quantum dots and quantum rings on GaAs(001) substrate by molecular beam epitaxy (MBE) with precise alloy composition. In GaAsSb/GaAs quantum ring solar cells, improved characteristics was observed due to the improvement of carrier lifetime. 2) We have succeeded in the fabrication of thin-film GaAsSb/GaAs quantum ring solar cells integrated with a Fabry-Perot light-trapping structure by using epitaxial lift-off (ELO) technique. We were able to demonstrate an improvement in both the short-circuit current and the open-circuit voltage of solar cell as a result of increased photon absorption as well as reduced recombination rates.
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Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
従来の InAs/GaAs 量子ドット太陽電池で課題となっていた開放電圧の低下が、低欠陥の量子リングの自己組織化成長とその多積層化技術の開発によって解決することができた。量子ナノ構造の物性評価において、量子ドットは弾性緩和が大きく室温では非発光再結合が大きな割合を占め、再現性の高い精密な物性評価やシミュレーション結果との照合が困難であった。一方の量子リングは弾性緩和が小さく非発光再結合が抑制され、また多積層化が実現できたことから、これまで測定が困難だった2段階吸収過程等の室温での評価を行いやすくなったと考えられる。
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Report
(5 results)
Research Products
(44 results)
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[Journal Article] A hot-carrier assisted InAs/AlGaAs quantum-dot intermediate-band solar cell2019
Author(s)
B. Behaghel, R. Tamaki, H.-L. Chen, P. Rale, L. Lombez, Y. Shoji, A. Delamarre, A. Cattoni, S. Collin, Y. Okada, and J.-F. Guillemoles
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Journal Title
Semiconductor Science and Technology
Volume: 34
Issue: 8
Pages: 084001-084001
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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