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Enhancement of voltage boost at hetero interface in two-step photon up-conversion solar cells

Research Project

Project/Area Number 19K21111
Project/Area Number (Other) 18H05952 (2018)
Research Category

Grant-in-Aid for Research Activity Start-up

Allocation TypeMulti-year Fund (2019)
Single-year Grants (2018)
Review Section 0402:Nano/micro science, applied condensed matter physics, applied physics and engineering, and related fields
Research InstitutionKobe University

Principal Investigator

Asahi Shigeo  神戸大学, 工学研究科, 特命助教 (60782729)

Project Period (FY) 2018-08-24 – 2020-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2019)
Budget Amount *help
¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Keywords太陽電池 / フォトンアップコンバージョンに / ガリウムヒ素 / 量子ドット / 2段階光吸収 / 2段階フォトンアップコンバージョン / アップコンバージョン / フォトンアップコンバージョン / アルミニウムガリウムヒ素 / インジウムヒ素量子ドット
Outline of Research at the Start

現在の太陽電池の主流はシリコンを用いた単接合型太陽電池で、その理論変換効率は30%に制限されることが分かっている。その中で、2個の低エネルギー光子から1個の高エネルギー電子を生成する2段階フォトンアップコンバージョン現象により、透過損失を低減する超高効率太陽電池のコンセプトがある。我々はこの現象に着目し、2段階フォトンアップコンバージョン太陽電池(TPU-SC)を提案した。この太陽電池を実用化するため、現在観測しているアップコンバージョンによる電圧上昇をさらに増強させ、根本的に変換効率を向上させる目途を立てる。

Outline of Final Research Achievements

We performed basic research for realization of the high-efficiency solar cell, called two-step photon-up conversion solar cells, which we have recently proposed. We have elucidated the physical aspects of up-conversion mechanism occurring in this solar cell, established a new measurement method that will lead to future analysis, and found a new solar cell structure improving conversion efficiency. Especially, it was found that the modulation doping near the hetero-interface is found to improve the efficiency of up-conversion.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究の成果は、将来の超高効率太陽電池の実現に向けた成果となる。現在のところ、この太陽電池において高い変換効率は実現できていないが、本研究で観測されている物理現象をさらに向上することによって、現在主流の太陽電池時は到達できない高い変換効率を実現することが可能である。太陽電池の変換効率向上は発電コスト低減に直結するため、太陽光発電の大きな普及につながる。これは現在直面している地球温暖化問題の解決に貢献することが期待できる。

Report

(3 results)
  • 2019 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2018 Annual Research Report
  • Research Products

    (11 results)

All 2020 2019 2018

All Presentation (11 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Invited: 2 results)

  • [Presentation] 変調ドープした二段階フォトンアップコンバージョン太陽電池におけるアップコンバージョン電流増大2020

    • Author(s)
      渡辺航平、朝日重雄、喜多隆
    • Organizer
      第67回応用物理学会春季学術講演会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] Strong Voltage-Boost Effect in Two-Step Photon-Up Conversion Solar Cells2019

    • Author(s)
      Shigeo Asahi, and Takashi Kita
    • Organizer
      46th IEEE Photovoltaic Specialists Conference, Chicago
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Reciprocal Relationship Between Photoluminescence and Photocurrent in Two-Step Photon Up-Conversion Solar Cell2019

    • Author(s)
      Noriyuki Kinugawa, Shigeo Asahi, and Takashi Kita
    • Organizer
      46th IEEE Photovoltaic Specialists Conference, Chicago
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Effect of the accumulated Electron Density at the Hetero-Interface in Two-Step Photon-Up Conversion Solar Cells2019

    • Author(s)
      Shigeo Asahi, and Takashi Kita
    • Organizer
      7th International Workshop on Epitaxial Growth and Fundamental Properties of Semiconductor Nanostructures
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Reciprocal Change in Photocurrent and Photoluminescence by Intraband transition in Two-Step Photonup-Conversion Solar Cells2019

    • Author(s)
      Shigeo Asahi, Noriyuki Kinugawa, and Takashi Kita
    • Organizer
      第38回電子材料シンポジウム
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 高効率2段階フォトンアップコンバージョン太陽電池の基礎動作検証2019

    • Author(s)
      朝日重雄
    • Organizer
      第4回フロンティア太陽電池セミナー
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 正孔のアップコンバージョンを利用したフォトンアップコンバージョン太陽電池の基礎検討2019

    • Author(s)
      朝日重雄、柴村和樹、草木和輝、喜多隆
    • Organizer
      第66回応用物理学会春季学術講演会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] フォトンアップコンバージョン太陽電池における輻射再結合と光電流の相反性2019

    • Author(s)
      絹川典志、朝日重雄、喜多隆
    • Organizer
      第66回応用物理学会春季学術講演会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 超高効率フォトンアップコンバージョン太陽電池の提案と基礎検証2018

    • Author(s)
      朝日重雄
    • Organizer
      2018年度応用物理学会中国四国支部研究会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] フォトンアップコンバージョン太陽電池の照射強度変化によるアップコンバージョンへの影響2018

    • Author(s)
      朝日重雄、喜多隆
    • Organizer
      第79回秋季学術講演会応用物理学会秋季学術講演会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] ヘテロ界面を利用した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輻射再結合過程2018

    • Author(s)
      絹川典志、朝日重雄、喜多隆
    • Organizer
      第29回光物性研究会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report

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Published: 2018-08-27   Modified: 2024-03-26  

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