| 研究課題/領域番号 |
20K05682
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分36020:エネルギー関連化学
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| 研究機関 | 電気通信大学 (2022-2023)
東京大学 (2020-2021) |
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研究代表者 |
宮下 直也 電気通信大学, 大学院情報理工学研究科, 准教授 (20770788)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2022年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2021年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2020年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
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| キーワード | 希釈窒化物半導体 / III-V族化合物半導体 / 太陽電池 / マルチバンド材料 / 中間バンド / 高不整合混晶 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
中間バンド型太陽電池の高効率動作には「中間バンドを介したキャリアの2段階励起レート向上」と「キャリア再緩和抑制」の両立が不可欠である。中間バンドにおける高い状態密度を担保するため、本研究ではマルチバンド材料であるIII-V:N型の希釈窒化物半導体を採用する。研究指針として、中間バンド（E-バンド）を介したキャリアの遷移に対して、エンジニアリングの余地がある「結晶歪み」と「構造制御」に着目し、上記2つの要素を両立できる中間バンド構造を研究し、高効率動作を目指す。
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| 研究成果の概要 |
本研究はマルチバンド材料である希釈窒化物半導体GaInNAsの中間バンドを介した2段階励起レート向上と再緩和抑制に向け、MQW構造の検討を行った。バルクGaInNAs薄膜に対する優位性として光キャリアの再結合が抑制されること、またAlGaAs障壁層を用いることによる構造安定性の向上および熱的な遷移過程が抑制された。その結果、中間バンドへの緩和の抑制、および2段階光学遷移による電流成分の観測に成功した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
理論変換効率60%超の中間バンド型太陽電池の実現に向けた最重要課題である、2段階励起レート向上と再緩和抑制に向けたマルチバンド材料・構造の検討を行った。本研究では、構造エンジニアリングの点で自由度の高い多重量子井戸構造に着目し、上記課題に関し改善効果を確認した。結晶性改善効果が期待されるアニールに対する構造安定性の面でも優位性があり、今後効率の向上につながることが期待できる成果であると考えられる。
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