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多接合型光電変換素子における発光結合効果の解明

研究課題

研究課題/領域番号 18K04987
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分30020:光工学および光量子科学関連
研究機関国立研究開発法人産業技術総合研究所

研究代表者

太野垣 健  国立研究開発法人産業技術総合研究所, エネルギー・環境領域, 主任研究員 (80422327)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2020年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2019年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2018年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
キーワード太陽電池 / 太陽光発電 / 発光 / 多接合太陽電池 / 光電変換 / タンデム太陽電池 / 多接合型光電変換素子
研究成果の概要

非輻射再結合損失が抑制された高効率光電変換素子においては、輻射再結合が主要な損失要因となるため、輻射再結合による発光放出を再吸収する発光結合効果が光電変換特性に重要な役割を果たす。多接合型光電変換素子の発光結合効果により、従来の光電変換素子にない新しい特性の発現が期待されている。本研究では、Laser power converter、メカニカルスタック多接合太陽電池など、特徴的な多接合型光電変換素子について、太陽電池特性の時間分解測定などの実験的研究を実施した。様々の素子において発現する発光結合効果と光電変換特性への影響を分析し、発光結合効果を包括的に理解するような知見の構築を進めた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

光電変換素子における発光効果の研究は、太陽電池素子において盛んである。高性能太陽電池は高品質pn接合であり高効率な発光効率により性能向上するという観点から、GaAs薄膜を用いた高効率発光素子が、世界最高の太陽光発電効率を示すことが実証された。本研究は、発光効果による高性能化が遅れている多接合型太陽電池において、その性能向上への知見を構築するという意義がある。集光用太陽電池やLaser power converterなどの多接合太陽電池において、発光結合効果が素子性能へ及ぼす影響を議論する際の基礎となる知見の構築に寄与している。

報告書

(4件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (12件)

すべて 2021 2020 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (7件) (うち国際共著 1件、 査読あり 7件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 3件)

  • [国際共同研究] フラウンホーファ研究機構太陽光エネルギーシステム研究所(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Impact of loading topology and current mismatch on current-voltage curves of three-terminal tandem solar cells with interdigitated back contacts2021

    • 著者名/発表者名
      Takeshi Tayagaki, Kikuo Makita, Tomihisa Tachibana, Hidenori Mizuno, Ryuji Oshima, Hidetaka Takato, Takeyoshi Sugaya
    • 雑誌名

      Solar Energy Materials and Solar Cells

      巻: 221 ページ: 110901-110901

    • DOI

      10.1016/j.solmat.2020.110901

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Luminescence effects on subcell current-voltage analysis in InGaP/GaAs tandem solar cells2020

    • 著者名/発表者名
      Takeshi Tayagaki, Ryuji Oshima, Yasushi Shoji, and Takeyoshi Sugaya
    • 雑誌名

      Journal of Photonics for Energy

      巻: 10 号: 02 ページ: 1-1

    • DOI

      10.1117/1.jpe.10.025504

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Three-Terminal Tandem Solar Cells With a Back-Contact-Type Bottom Cell Bonded Using Conductive Metal Nanoparticle Arrays2020

    • 著者名/発表者名
      Takeshi Tayagaki, Kikuo Makita, Tomihisa Tachibana, Hidenori Mizuno, Ryuji Oshima, Hidetaka Takato, Takeyoshi Sugaya
    • 雑誌名

      IEEE Journal of Photovoltaics

      巻: 10 号: 2 ページ: 358-362

    • DOI

      10.1109/jphotov.2019.2957661

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Spectral response measurements of each subcell in monolithic triple-junction GaAs photovoltaic devices2019

    • 著者名/発表者名
      Takashi Nakamoto, Kikuo Makita, Takeshi Tayagaki, Taketo Aihara, Yoshinobu Okano, Takeyoshi Sugaya
    • 雑誌名

      Applied Physics Express

      巻: 12 号: 10 ページ: 102015-102015

    • DOI

      10.7567/1882-0786/ab45d8

    • NAID

      210000157147

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Impact of nanometer air gaps on photon recycling in mechanically stacked multi-junction solar cells2019

    • 著者名/発表者名
      Tayagaki Takeshi、Makita Kikuo、Oshima Ryuji、Mizuno Hidenori、Sugaya Takeyoshi
    • 雑誌名

      Optics Express

      巻: 27 号: 4 ページ: A1-A1

    • DOI

      10.1364/oe.27.0000a1

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Transient analysis of luminescent coupling effects in multi-junction solar cells2018

    • 著者名/発表者名
      Takeshi Tayagaki, S. Kasimir Reichmuth, Henning Helmers, and Gerald Siefer
    • 雑誌名

      Journal of Applied Physics

      巻: 124 号: 18

    • DOI

      10.1063/1.5046543

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Analysis of luminescence coupling effect in three-terminal tandem solar cells2018

    • 著者名/発表者名
      Takeshi Tayagaki, Kikuo Makita, Ryuji Oshima, Hidenori Mizuno, and Takeyoshi Sugaya
    • 雑誌名

      Journal of Photonics for Energy

      巻: 8 号: 04 ページ: 1-1

    • DOI

      10.1117/1.jpe.8.045503

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 裏面コンタクト型三端子GaAs/Siタンデム太陽電池の性能評価2021

    • 著者名/発表者名
      太野垣 健,牧田 紀久夫,立花 福久,水野 英範, 大島 隆治,高遠 秀尚,菅谷 武芳
    • 学会等名
      第68回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Demonstration of three‐terminal GaAs//Si tandem solar cells with a back-contact-type bottom cell2019

    • 著者名/発表者名
      T. Tayagaki, K. Makita, T. Tachibana, H. Mizuno, R. Oshima, H. Takato, and T. Sugaya
    • 学会等名
      29th International Photovoltaic Science and Engineering Conference (PVSEC-29)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Impact of nanometer air gap on photon recycling in mechanically stacked multijunction solar cells2018

    • 著者名/発表者名
      T. Tayagaki, H. Mizuno, K. Makita, R. Oshima, and T. Sugaya
    • 学会等名
      2018 International Conference on Solid State Devices and Materials (SSDM2018)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Luminescent coupling in multi-junction photovoltaic devices studied by transient voltage measurements2018

    • 著者名/発表者名
      T. Tayagaki, S. K. Reichmuth, H. Helmers, and G. Siefer
    • 学会等名
      35th European PV Solar Energy Conference and Exhibition (EU PVSEC 2018)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2022-01-27  

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