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2023 Fiscal Year Annual Research Report

波状量子構造におけるキャリア輸送過程の解明と水素生成用高電流密度太陽電池の開発

Research Project

Project/Area Number 22KJ0955
Allocation TypeMulti-year Fund
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

浅見 明太  東京大学, 先端科学技術研究センター, 助教

Project Period (FY) 2023-03-08 – 2024-03-31
Keywords太陽電池 / 水素生成 / 量子構造 / 電圧損失解析
Outline of Annual Research Achievements

本研究では、太陽電池を用いた水の電気分解による水素生成コストの削減に向けて、波状量子構造を用いた高電流密度太陽電池を開発することを目的とした。研究を進めていく中で波状超格子太陽電池を用いることで高電流密度が実現できることが明らかになったが、量子構造を挿入したことによる電圧損失の問題があることも明らかになった。そこで、詳細釣り合い理論に基づいた包括的な電圧損失の解析手法を提案した。量子構造太陽電池における電圧損失の解析はこれまで適した方法が提案されておらず、十分な研究がなされてこなかった。本研究によって電圧損失の詳細な解析が可能となり、量子構造太陽電池においては非発光再結合による電圧損失だけではなく、発光再結合による電圧損失も重要になることを明らかにした。また、その成果を用いて新たな量子構造を提案した。その量子構造を用いた太陽電池では、従来よりも高い電流密度と高い電圧の両方を実現することに成功した。具体的にはGaAsP障壁層のP組成を80%という超高P組成にし、厚さを2 nm程度と極薄にし、InGaAs量子井戸層を12 nm程度と厚くした。その結果、非発光再結合と発光再結合による電圧損失を抑制しつつ、高い電流密度を達成することに成功した。本研究の成果は水の電気分解に適した量子構造太陽電池を作製する上で重要であると言える。なお、研究成果については国際学会で発表するとともに、学術雑誌に投稿し、現在査読中である。

  • Research Products

    (4 results)

All 2023

All Journal Article (3 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 2 results) Presentation (1 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results)

  • [Journal Article] Refining Photothermal Deflection Spectroscopy: Incorporating Reflectance for Enhanced Accuracy in Light‐Absorption Measurements2023

    • Author(s)
      Asami Meita、Kampwerth Henner、Pollard Michael、Hao Xiaojing、Komaba Shintaro、Ikari Tetsuo、Fukuyama Atsuhiko、Watanabe Kentaroh、Nakano Yoshiaki、Sugiyama Masakazu
    • Journal Title

      physica status solidi (a)

      Volume: - Pages: 2300585

    • DOI

      10.1002/pssa.202300585

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Comprehensive Voltage-Loss Analysis and Reduction of Radiative Recombination Voltage Loss in Quantum-Structured Solar Cells2023

    • Author(s)
      Asami Meita、Hino Maui、Li Gan、Watanabe Kentaroh、Nakano Yoshiaki、Sugiyama Masakazu
    • Journal Title

      SSRN

      Volume: - Pages: -

    • DOI

      10.2139/ssrn.4672740

    • Open Access
  • [Journal Article] Comparison of Various Voltage Metrics for the Evaluation of the Nonradiative Voltage Loss in Quantum-Structure Solar Cells2023

    • Author(s)
      Asami Meita、Watanabe Kentaroh、Yokota Riko、Nakano Yoshiaki、Sugiyama Masakazu
    • Journal Title

      IEEE Journal of Photovoltaics

      Volume: 13 Pages: 95~104

    • DOI

      10.1109/JPHOTOV.2022.3229186

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Investigation of Light Absorption by InGaAs/GaAsP Quantum Wells using Photothermal Deflection Spectroscopy2023

    • Author(s)
      Meita Asami, Henner Kampwerth, Michael Pollard, Xiaojing Hao, Kentaroh Watanabe, Yoshiaki Nakano, and Masakazu Sugiyama
    • Organizer
      Compound Semiconductor Week
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2024-12-25  

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