2014 Fiscal Year Annual Research Report
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23360163
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| Research Institution | Waseda University |
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Principal Investigator |
堀越 佳治 早稲田大学, 理工学術院, 教授 (60287985)
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| Project Period (FY) |
2011-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 太陽電池 / 温度安定性 / 励起子吸収効果 / 分子線エピタキシー / 超格子太陽電池 / AlGaAs/GaAs超格子 / Si/SiO2超格子 / スパッタリング |
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| Outline of Annual Research Achievements |
太陽電池の重要な問題点のひとつは温度上昇による特性劣化である。集光型の場合、接合温度の上昇は著しく、100℃以上に達する場合もある。１sun の場合でも70℃以上に達する場合が多い。温度上昇に伴う劣化要因はバンドギャップの減少による起電力の低下である。本研究では、半導体超格子構造が温度上昇に伴うバンドギャップ減少の緩和に有効かどうかを明らかにする。超格子の実効的なバンドギャップは半導体母材のバンドギャップと量子効果によるサブバンドエネルギーの和から成る。後者は超格子の幾何学的構造によって決まるので温度依存性は小さいことが期待される。超格子材料としてはMBE法によって制御性が高いAlGaAs/GaAs系を用い、原理確認後、最も有望なSi/SiO2超格子の製作に入った。
最適化されたAlGaAs/GaAs超格子構造太陽電池では、100℃高温時においてもVocとηの減少が少なく、dη/dTは0.22/deg.が得られた。これは各種太陽電池の中で最も低い値である。さらに超格子構造では、通常の半導体によるバンド間吸収に加え、励起子吸収の効果が顕著になり、等価な構造を持つGaAsバルク太陽電池よりも高い効率が得られた。この事実は本研究の基本的な考えが有効であったことを示している。
次にMBE成長およびスパッタリング法によってSi/SiO2超格子の研究を進めた。前記の成果が最も生きる太陽電池はSi/SiO2系超格子系であると考えたからである。Siはもともと間接遷移材料のため吸収端付近の吸収係数は小さい。しかしSi/SiO2超格子では、励起子吸収によりバンド端吸収は急峻にたち上がり、太陽電池の厚さとしては数μmで十分な光吸収が期待できることが明らかになった。さらに量子エネルギーはSi井戸幅（0.5～6nm）に応じて安定した短波長化が得られた。
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| Research Progress Status |
26年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
26年度が最終年度であるため、記入しない。
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