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2012 Fiscal Year Annual Research Report

InN/GaN超格子擬似混晶を用いた太陽電池の研究

Research Project

Project/Area Number 22760233
Research InstitutionWaseda University

Principal Investigator

河原塚 篤  早稲田大学, 高等研究所, 准教授 (40329082)

Project Period (FY) 2010-04-01 – 2013-03-31
Keywords太陽電池 / 超格子 / 励起子 / 光吸収 / 直接遷移 / 間接遷移
Research Abstract

Cu(In,Ga)Se2は薄膜太陽電池材料として非常に有望である。しかしながら、Gaの組成を増やしバンドギャップを最適値の1.4 eVに近づけると太陽電池の効率が低下する。この問題の解決のため、GaAs基板上に成長したCuInSe2 (CIS)/CuGaSe2(CGS)歪補償超格子の光吸収特性の理論的評価を行った。
GaAs基板への格子整合に近い組成として(CIS 1 nm)/(CGS 3 nm)を単位構造とした超格子およびIn組成25%のバルクCIGSを選び、吸収率を評価した。CIS/CGS超格子は1.4 eV付近に吸収端を持つこと、吸収端近傍には2次元系の励起子吸収に特徴的な非常に強い吸収が現れることから、超格子の導入により吸収効率が28%向上する。この結果は、CIS/CGS超格子はCIGS系太陽電池の高効率化に有効であることを示している。
これまでに、AlAs/GaAs超格子にX点における電子伝導を導入し、直接遷移型の光吸収特性と間接遷移型AlAsの伝導特性を併せ持つ新たな太陽電池構造を提案した。本年度は、多接合型太陽電池への応用を考え、GaAsに格子整合し、AlAs/GaAs超格子より大きなバンドギャップを持つAl0.52In0.48P/Ga0.51In0.49P超格子理論解析を行った。
AlInP層の厚さを2 nmに固定し、GaInP層の厚さを変化させると、GaInP層2 nm以下ではΓ点の量子化準位がX点よりも高くなることが明らかになった。超格子構造におけるサブバンド準位は、Γ点の2.09 eVに対し、X点は2.07 eVとΓ点に比べ20 meV低く、実効的なバンドギャップは2.16 eVとなる。このことは、AlInP/GaInP超格子がX電子伝導を用いた多接合太陽電池の製作に有効であることを示している。

Current Status of Research Progress
Reason

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

24年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (8 results)

All 2013 2012

All Presentation (4 results) (of which Invited: 1 results) Book (1 results) Patent(Industrial Property Rights) (3 results)

  • [Presentation] Absorption efficiency of CuGaSe2/CuInSe2 superlattice2012

    • Author(s)
      A.Kawaharazuka, M. Fujita and Y. Horikoshi
    • Organizer
      17th international conference on molecular beam epitaxy
    • Place of Presentation
      Nara, Japan
    • Year and Date
      20120923-20120928
  • [Presentation] X電子伝導を用いたAl0.52In0.48P/Ga0.51In0.49P超格子太陽電池2012

    • Author(s)
      河原塚篤,小野満恒二,堀越佳治
    • Organizer
      第73回応用物理学会学術講演会、、9月11日-9月14日
    • Place of Presentation
      愛媛・松山大学
    • Year and Date
      20120911-20120914
  • [Presentation] GaAs/AlAs Superlattice Solar-Cell with X-Electron Conduction2012

    • Author(s)
      A. Kawaharazuka, K. Onomitsu, and Y. Horikoshi
    • Organizer
      39th International Symposium on Compound Semiconductors
    • Place of Presentation
      Santa Barbara, CA, USA
    • Year and Date
      20120827-20120830
  • [Presentation] 超格子エキシトン太陽電池2012

    • Author(s)
      河原塚篤
    • Organizer
      「高効率ナノエピタキシャル太陽電池の最先端」 日本結晶成長学会ナノ構造・エピタキシャル成長分科会
    • Place of Presentation
      東京大学生産技術研究所
    • Year and Date
      20120426-20120427
    • Invited
  • [Book] 高効率太陽電池 第一章六節 AlGaAs/GaAs超格子構造太陽電池の開発2012

    • Author(s)
      河原塚篤、堀越佳治 他
    • Total Pages
      376
    • Publisher
      株式会社NTS
  • [Patent(Industrial Property Rights)] CGS/CIS超格子太陽電池2013

    • Inventor(s)
      小野満恒二、山口浩司、河原塚篤、藤田実樹、西永滋郎、堀越佳治
    • Industrial Property Rights Holder
      日本電信電話(株), (学)早稲田大学
    • Industrial Property Number
      特願2013-061464
    • Filing Date
      2013-03-25
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 太陽電池2013

    • Inventor(s)
      小野満恒二、山口浩司、河原塚篤、藤田実樹、西永滋郎、堀越佳治
    • Industrial Property Rights Holder
      小野満恒二、山口浩司、河原塚篤、藤田実樹、西永滋郎、堀越佳治
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      特願2013-054639
    • Filing Date
      2013-03-18
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 太陽電池2012

    • Inventor(s)
      堀越佳治、河原塚篤、小野満恒二、山口浩司
    • Industrial Property Rights Holder
      日本電信電話(株), (学)早稲田大学
    • Industrial Property Number
      特願2012-166626
    • Filing Date
      2012-07-27

URL: 

Published: 2014-07-24  

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