| 研究課題/領域番号 |
06402064
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| 研究種目 |
基盤研究(A)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
エネルギー学一般・原子力学
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| 研究機関 | 名古屋工業大学 |
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研究代表者 |
梅野 正義 名古屋工業大学, 工学部, 教授 (90023077)
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| 研究分担者 |
邵 春林 名古屋工業大学, 工学部, 助教授 (20242828)
江川 孝志 名古屋工業大学, 極微構造デバイス研究センター, 助教授 (00232934)
曽我 哲夫 名古屋工業大学, 計測分析センター, 助教授 (20197007)
神保 孝志 名古屋工業大学, 極微構造デバイス研究センター, 教授 (80093087)
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| 研究期間 (年度) |
1994 – 1996
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| 研究課題ステータス |
完了 (1996年度)
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| 配分額 *注記 |
25,600千円 (直接経費: 25,600千円)
1996年度: 5,500千円 (直接経費: 5,500千円)
1995年度: 4,800千円 (直接経費: 4,800千円)
1994年度: 15,300千円 (直接経費: 15,300千円)
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| キーワード | タンデム太陽電池 / GaAs / AlGaAs / Si基板 / 熱サイクルアニール / 転位 / 応力 / 少数キャリア寿命 / 3端子出力 / タイデム太陽電池 / GaAs-on-Si / レーザ照射 / 転位低減 / 応力緩和 / III-V on Si |
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| 研究概要 |
化合物半導体とシリコンを積層したタンデム太陽電池は変換効率が30%を越える超高効率、低価格太陽電池として注目される。本研究ではSi基板上GaAsの転位密度と応力の低減、及びGaAs/SiとAlGaAs/Siタンデム太陽電池の高効率化について研究した。結晶成長は有機金属気相成長法(MOCVD)を用いた2段階成長法を用いた。転位密度の低減には結晶成長途中の熱サイクルアニール(TCA)を、応力低減にはGaSbを用いてYAGレーザ照射を行った。TCA温度を上げると少数キャリアの寿命は長くなり、1000℃アニールでは3.36nsと長い寿命が得られた。InGaAs/GaAs歪超格子を中間層に用いることにより少数キャリア寿命は2.82nsから2.92nsに向上し、断面透過電子顕微鏡写真から転位が歪超格子で横に曲げられていることが確認できた。転位密度もTCA温度の増加と共に減少し、1000℃のアニールでは9×10^6cm^<-2>となった。YAGレーザ照射のレーザ出力、パルス幅、照射回数を最適化することにより応力を零とすることができた。
得られた高品質の結晶を用いてAlGaAs/SiとGaAs/Siタンデム太陽電池を作製した。太陽電池の変換効率は組成傾斜エミッタ層を用いることによって向上した。Al_<0.15>Ga_<0.85>As/Siタンデム太陽電池ではAlGaAsセルとSiセルの電流が整合し、2端子出力で21.2%の効率が得られた。また、GaAs/Siタンデム太陽電池では3端子出力で22.1%(トップセル: 17.7%、ボトムセル: 4.4%)の変換効率が得られた。この値はモノリシック型化合物半導体/シリコン太陽電池では世界最高値である。
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