2020 Fiscal Year Research-status Report
量子ドット超格子太陽電池におけるホットキャリア型太陽電池動作の実証
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19K04469
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| Research Institution | Kobe University |
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Principal Investigator |
原田 幸弘 神戸大学, 工学研究科, 助教 (10554355)
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2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | ホットキャリア / 太陽電池 / 量子ドット超格子 / InAs/GaAs量子ドット / 局在表面プラズモン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、InAs/GaAs量子ドット超格子を内包する太陽電池において、幅広い励起波長域における高効率なホットキャリア電流取り出しを実現し、単接合型太陽電池の変換効率限界を突破するホットキャリア型太陽電池の学理の構築と高効率化技術の開発を目的とする。2020年度は、InAs/GaAs量子ドットにおける局在表面プラズモン共鳴による光電場増強効果に着目して研究を遂行した。具体的な研究成果は以下の通りである。
〇キャリア誘起効果を考慮した誘電率の虚部を用いて複素屈折率のキャリア濃度依存性をKramers-Kronigの関係式から求め、InAs/GaAs量子ドットにおける局在表面プラズモン共鳴による光電場増強効果を境界要素法によって明らかにした。半導体量子ドットではキャリア濃度を不純物ドーピングおよび光励起によって制御できるため、キャリア濃度を調整できない金属ナノ構造よりも精密な局在表面プラズモン共鳴波長の制御が可能となる。
〇InAs/GaAs量子ドットのサイズと形状が局在表面プラズモン共鳴波長に与える影響を境界要素法によって明らかにした。さらに、InAs/GaAs量子ドット集合体において、量子ドット間の相互作用が局在表面プラズモン共鳴波長に与える影響を明らかにした。量子ドットにおけるバンド内遷移はホットキャリア型太陽電池の変換効率を向上させるため、局在表面プラズモン共鳴による光電場増強効果を利用することによって、単接合型太陽電池の変換効率限界を突破するホットキャリア型太陽電池の実現が期待できる。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
単接合型太陽電池の変換効率限界を突破するホットキャリア型太陽電池の実現に向けて、InAs/GaAs量子ドットにおける局在表面プラズモン共鳴による光電場増強効果を解明した。量子ドットにおけるバンド内遷移はホットキャリア型太陽電池の変換効率を向上させるため、局在表面プラズモン共鳴による光電場増強効果を利用することによって、単接合型太陽電池の変換効率限界を突破するホットキャリア型太陽電池の実現が期待できる。
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| Strategy for Future Research Activity |
単接合型太陽電池の変換効率限界を突破するホットキャリア型太陽電池の実現に向けて、2021年度は、局在表面プラズモン共鳴による光電場増強効果を利用したInAs/GaAs量子ドット超格子太陽電池構造を提案する。
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| Causes of Carryover |
次年度分として請求した助成金と合わせてデバイスシミュレーションソフトのライセンスを追加購入するために、次年度使用額が生じた。
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