| 研究課題/領域番号 |
16H04221
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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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 |
デバイス関連化学
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| 研究機関 | 北海道大学 |
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研究代表者 |
石橋 晃 北海道大学, 電子科学研究所, 教授 (30360944)
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| 研究分担者 |
松岡 隆志 東北大学, 金属材料研究所, 教授 (40393730)
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| 研究期間 (年度) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2018年度)
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| 配分額 *注記 |
16,120千円 (直接経費: 12,400千円、間接経費: 3,720千円)
2018年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2017年度: 5,720千円 (直接経費: 4,400千円、間接経費: 1,320千円)
2016年度: 6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
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| キーワード | 半導体デバイス / 太陽電池 / 導波路 / 非対称導波路構造 / 集光システム / 離散的併進対称性 / 非対称導波路 / 導波路結合 / 集光系 / 太陽光発電 |
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| 研究成果の概要 |
循環型の緑の地球には高効率の太陽電池が必要である。本研究課題では、光とフォトキャリアの進行方向を直交させ、複数バンドギャップの半導体ストライプが自動的にフォトンのエネルギーを弁別する新しい光電変換デバイスを進化させ、①太陽光の吸収とフォトキャリアの収集効率の最適化が両立可能で、②太陽光全スペクトルに対し光電変換を実行し、③高効率で素子寿命も長い太陽電池を実現する。光導波効率を、左右非対称導波路と結合させることで、向上させると共に④温度上昇が少なく、拡散光にも強い集光型発電システムを形成し、以って光電変換素子において熱力学的に許される最大効率に迫るための原理確認とその作製の基礎を築いた。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
非対称導波路構造を更に進化させ、クラッド層の各部分において不連続構造を持たせることで、今までにない準解放コア層具有の新型導波路の動作原理確認に成功した。波方向に沿って、その最後端においてコア層に対してタンジェンシャルに接するような構造を持たせ、これにより、コア層内の光は、導波方向に沿って高効率で導波され、クラッド層の非連続性とコア層の準解放性によって、導波路コアに対し導波方向の複数ポイントにおいて外界から光を導入できることをシミュレーションにより確認した。離散的併進対称性を有する全く新しい導波路の概念を案出し、この優れた導波特性を有する新しい集光型の太陽電池の実現可能性を示すことに成功した。
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