1996 Fiscal Year Annual Research Report

超高効率低価格化合物半導体Siタンデム型太陽電池に関する研究

Research Project

Project/Area Number	06402064
Research Institution	Nagoya Institute of Technology
Principal Investigator	梅野正義名古屋工業大学, 工学部, 教授 (90023077)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	邵春林名古屋工業大学, 工学部, 助教授 (20242828) 江川孝志名古屋工業大学, 極微構造デバイス研究センター, 助教授 (00232934) 曽我哲夫名古屋工業大学, 計測分析センター, 助教授 (20197007) 神保孝志名古屋工業大学, 極微構造デバイス研究センター, 教授 (80093087)
Keywords	タンデム太陽電池 / GaAs / Si基板 / 熱サイクルアニール / 少数キャリア寿命 / 3端子出力
Research Abstract	化合物半導体とシリコンを積層した太陽電池は変換効率が30%を越える超高効率、低価格太陽電池として注目される。GaAs/Si3端子出力型タンデム太陽電池はトップセルとボトムセルの電流整合させることなく高い変換効率が得られる。本年度はSi基板上GaAs結晶性の改善とGaAs/Si3端子タンデム太陽電池を作製した。本研究では有機金属気相成長法(MOCVD)でSi基板上にGaAsを低温で堆積した後、通常の温度で太陽電池を作製した。結晶性を改善するために結晶成長途中に熱サイクルアニール(TCA)を行ない、TCAの温度を900℃から1000℃まで変化させた。時間分解フォトルミネセンス測定からTCA温度を上げると少数キャリアの寿命は長くなり、1000℃アニールでは3.36nsと長い寿命が得られた。転位密度もTCA温度の増加と共に減少し、1000℃のアニールでは9×10^6cm^<-2>となった。さらに結晶性を改善するためにInGaAs/GaAs歪超格子を中間層に用いた。900℃のTCAでは歪超格子を中間層に用いることにより少数キャリア寿命は2.82nsから2.92nsに向上し、断面透過電子顕微鏡写真から転位が歪超格子で横に曲げられていることが確認できた。高いTCA温度(1000℃)、MgF_2/ZnSで構成される最適な長さの反射防止膜を用いてGaAs太陽電池を作製することによってトップセルの変換効率は向上し、3端子出力で22.1%(トップセル:17.7%、ボトムセル:4.4%)が得られた。この値はモノリシック型化合物半導体/シリコン太陽電池では世界最高値である。

Research Products
(14 results)

All Other

All Publications (14 results)

[Publications] T.Soga et al.: "High efficiency Monolithic Three-Terminal GaAs/Si Tandem Solar Cells Fabricated by Metalorganic Chemical Vapor Deposition" Jpn.J.Appl.Phys.35・2B. 1401-1404 (1996)
[Publications] T.Soga et al.: "Photovoltaic Properties of an AlxGa_<1-x>As (x=0-0.22)grown on Si substrate by mentalorganic chemical vapor deposition and thermal cycle annealing" J.Appl.Phys. 79・12. 9375-9378 (1996)
[Publications] M.Hao et al.: "Characterization and Improvement of GaAs Layers Grown on Si Using an Ultrathin a-Si Film as a Bufter Layer" Jpn.J.Appl.Phys. 35・8A. L960-L963 (1996)
[Publications] K.Baskar et al.: "Growth of high quality Al_<022> Ga_<0.78> As layers on Si substrates by metalorganic chemical vapor deposition" J.Appl.Phys.80・7. 4112-4115 (1996)
[Publications] M.Hao et al.: "Assesment of the Structural Properties of GaAs/Si Epilayers Using X-Ray (004) and (22D) Reflections" Jpn.J.Appl.Phys. 35・12A. 6017-6018 (1996)
[Publications] N.Kaneyama et al.: "improvement of GaAs_<0.7>P_<0.3>/Si tandem solar cell" Tech.Dig.of Int.PVSEC9. 403-404 (1996)
[Publications] S.Mori et al.: "Characterization and fabrication of InGaP/Si two-terminal tandem solar cells" Tech.Dig.of Int.PVSEC9. 405-406 (1996)
[Publications] T.Shiraishi et al.: "Higt efficiency monolithic three-terminal GaAs/Si tandem solar cell." Tech.Dig.of Int.PVSEC9. 407-408 (1996)
[Publications] M.Umeno: "Heteroepitaxial technologies on Si for high efficiency solar cells" Tech.Dig.of Int.PVSEC9. 547-550 (1996)
[Publications] K.Baskar et al.: "High efficiency AlGaAs/Si tandem solar cells under improved growth conditions" Tech.Dig.of Int.PVSEC9. 621-622 (1996)
[Publications] T.Soga et al.: "MOCVD growth of high efficiency AlGaAs on Si substrates for high efficiency solar cells" J.Crystal Growth. 170. 447-450 (1997)
[Publications] K.Baskar et al.: "Effect of thermal cyclic growth on deep levels in AlGaAs/Si heterastructures grown by MOCVD" Appl.Surf.Sci.(1997)
[Publications] T.Soga et al: "MOCVD growth of high efficiency current-matched AlGaAs/Si tandem solar cell" J.Crystal Growth. (1997)
[Publications] M.Umeno et al.: "Heteroepitaxial Technologies on Si for High Efficiency Solar Cells" Solar Energy Materiels and Solar Cells. (1997)

1996 Fiscal Year Annual Research Report

超高効率低価格化合物半導体Siタンデム型太陽電池に関する研究

Principal Investigator

梅野 正義 名古屋工業大学, 工学部, 教授 (90023077)

Research Products

[Publications] T.Soga et al.: "High efficiency Monolithic Three-Terminal GaAs/Si Tandem Solar Cells Fabricated by Metalorganic Chemical Vapor Deposition" Jpn.J.Appl.Phys.35・2B. 1401-1404 (1996)

[Publications] T.Soga et al.: "Photovoltaic Properties of an AlxGa_<1-x>As (x=0-0.22)grown on Si substrate by mentalorganic chemical vapor deposition and thermal cycle annealing" J.Appl.Phys. 79・12. 9375-9378 (1996)

[Publications] M.Hao et al.: "Characterization and Improvement of GaAs Layers Grown on Si Using an Ultrathin a-Si Film as a Bufter Layer" Jpn.J.Appl.Phys. 35・8A. L960-L963 (1996)

[Publications] K.Baskar et al.: "Growth of high quality Al_<022> Ga_<0.78> As layers on Si substrates by metalorganic chemical vapor deposition" J.Appl.Phys.80・7. 4112-4115 (1996)

[Publications] M.Hao et al.: "Assesment of the Structural Properties of GaAs/Si Epilayers Using X-Ray (004) and (22D) Reflections" Jpn.J.Appl.Phys. 35・12A. 6017-6018 (1996)

[Publications] N.Kaneyama et al.: "improvement of GaAs_<0.7>P_<0.3>/Si tandem solar cell" Tech.Dig.of Int.PVSEC9. 403-404 (1996)

[Publications] S.Mori et al.: "Characterization and fabrication of InGaP/Si two-terminal tandem solar cells" Tech.Dig.of Int.PVSEC9. 405-406 (1996)

[Publications] T.Shiraishi et al.: "Higt efficiency monolithic three-terminal GaAs/Si tandem solar cell." Tech.Dig.of Int.PVSEC9. 407-408 (1996)

[Publications] M.Umeno: "Heteroepitaxial technologies on Si for high efficiency solar cells" Tech.Dig.of Int.PVSEC9. 547-550 (1996)

[Publications] K.Baskar et al.: "High efficiency AlGaAs/Si tandem solar cells under improved growth conditions" Tech.Dig.of Int.PVSEC9. 621-622 (1996)

[Publications] T.Soga et al.: "MOCVD growth of high efficiency AlGaAs on Si substrates for high efficiency solar cells" J.Crystal Growth. 170. 447-450 (1997)

[Publications] K.Baskar et al.: "Effect of thermal cyclic growth on deep levels in AlGaAs/Si heterastructures grown by MOCVD" Appl.Surf.Sci.(1997)

[Publications] T.Soga et al: "MOCVD growth of high efficiency current-matched AlGaAs/Si tandem solar cell" J.Crystal Growth. (1997)

[Publications] M.Umeno et al.: "Heteroepitaxial Technologies on Si for High Efficiency Solar Cells" Solar Energy Materiels and Solar Cells. (1997)

梅野正義名古屋工業大学, 工学部, 教授 (90023077)