2022 Fiscal Year Annual Research Report
Novel development of infrared sensitized photovoltaics based on control of intraband optical transition dipole
| Project/Area Number |
19H00768
|
|---|
| Research Institution | Kobe University |
|---|
Principal Investigator |
喜多 隆 神戸大学, 工学研究科, 教授 (10221186)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
原田 幸弘 神戸大学, 工学研究科, 助教 (10554355)
朝日 重雄 神戸大学, 工学研究科, 准教授 (60782729)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
|
| Keywords | 太陽電池 / 量子ドット / バンド内遷移 / 赤外光吸収 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、p型とn型に挟まれたダイオード構造の真性層に、AlGaAs/GaAsヘテロ界面にInAs量子ドットを挿入した量子ナノ構造を作製し、電子のみを蓄積したヘテロ界面において量子ドットによって増強されたバンド内光吸収を実現を目指した。バンド内光学遷移強度は、光電場で誘起される電子分極の大きさと遷移始状態の電子占有率に比例する。そこで、InAs量子ドットの形状制御によって、入射光に対する遷移選択則を最適化して光電場で誘起される電子分極を最大化する因子を明らかにし、ヘテロ界面において価電子バンド－伝導バンド間光学遷移とバンド内光学遷移の連続した2段階の遷移による電子のエネルギーをアップコンバージョン実現する。本年度の具体的な成果は以下のとおりである。
（１）変調ドープによって量子ナノ構造に蓄積される電子濃度によってバンド内光吸収率を体系立てて制御し、光電流特性を定量的に評価した。
（２）GaAs中に埋め込んだInAs量子ドットにおける局在表面プラズモン形成を理論的に解析し、量子ドット内の電子の濃度に依存した電場増強効果を明らかにし、近赤外から中赤外波長領域の広帯域で共鳴的な光アンテナ効果を明らかにすることができた。
（３）キャリアダイナミックスを考慮したアップコンバージョン効率の解析と光電流の最大化を図るため、ヘテロ界面に電子を蓄積した場合と正孔を蓄積した場合の赤外光によるアップコンバージョン特性を詳細に比較し、キャリアタイプによる異方的な光電流特性の変化を明らかにした。
（４）太陽電池構造の設計と出力特性について計測データを使用して半経験的なシミュレーションを実施し、アップコンバージョン太陽電池における光生成キャリアの電力変換への寄与を詳細に解析した。
|
| Research Progress Status |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
|
| Strategy for Future Research Activity |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
|
