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高温で安定な太陽電池開発の研究

研究課題

研究課題/領域番号 23360163
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 電子・電気材料工学
研究機関早稲田大学

研究代表者

堀越 佳治  早稲田大学, 理工学術院, 教授 (60287985)

連携研究者 河原塚 篤  早稲田大学, 理工学術院, 准教授 (40329082)
藤田 実樹  早稲田大学, 理工学術院, 次席研究員 (60386729)
西永 慈郎  早稲田大学, 理工学術院, 准教授 (90454058)
研究期間 (年度) 2011-04-01 – 2015-03-31
研究課題ステータス 完了 (2014年度)
配分額 *注記
19,890千円 (直接経費: 15,300千円、間接経費: 4,590千円)
2014年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2013年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2012年度: 7,670千円 (直接経費: 5,900千円、間接経費: 1,770千円)
2011年度: 9,880千円 (直接経費: 7,600千円、間接経費: 2,280千円)
キーワード太陽電池 / 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 / 超格子 / タンデム太陽電池 / 励起子吸収 / AlGaAs/GaAs / 解放電圧 / Si/SiO2 / 半導体 / 薄膜・量子構造 / 作成・評価技術 / 表面 / 界面 / エピタキシャル成長 / 結晶評価 / ヘテロ構造
研究成果の概要

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。温度上昇によりバンドギャップが減少しVocが低下することが原因である。半導体超格子では量子効果と励起子吸収によりこの傾向が緩和されると考え、AlGaAs/GaAs超格子を用いてこれを実証した。
最適化されたAlGaAs/GaAs超格子太陽電池では、100℃という高温においてもVocとηの減少は少なく、特にdη/dTは0.22/deg.が得られた。これは報告されている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、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。

報告書

(5件)
  • 2014 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2013 実績報告書
  • 2012 実績報告書
  • 2011 実績報告書
  • 研究成果

    (51件)

すべて 2015 2014 2013 2012 2011 その他

すべて 雑誌論文 (18件) (うち査読あり 18件、 オープンアクセス 6件、 謝辞記載あり 6件) 学会発表 (27件) (うち招待講演 2件) 図書 (3件) 産業財産権 (3件) (うち外国 1件)

  • [雑誌論文] Optical properties of AlxGa1-xAs/GaAs superlattice solar cells2015

    • 著者名/発表者名
      40.Makoto Kuramoto, Hiroyuki Urabe, Tomohiro Nakano, Atsushi Kawaharazuka, Jiro Nishinaga, Toshiki Makimoto and Yoshiji Horikoshi
    • 雑誌名

      Journal of Crystal Growth

      巻: in print ページ: 22770-22770

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Effects of surface barrier layer in AlGaAs/GaAs solar cells2015

    • 著者名/発表者名
      39.Hiroyuki Urabe, Makoto Kuramoto, Tomohiro Nakano, Atsushi Kawaharazuka, Toshiki Makimoto, Yoshiji Horikoshi
    • 雑誌名

      Journal of Crystal Growth

      巻: in print ページ: 22742-22742

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] High absorption efficiency of AlGaAs/GaAs superlattice solar cells2015

    • 著者名/発表者名
      Jiro Nishinaga, Atsushi Kawaharazuka and Yoshiji. Horikoshi
    • 雑誌名

      Jpn. J. Appl. Phys.

      巻: 54

    • NAID

      210000145127

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Study of single crystal CuInSe2 thin films and CuGaSe2/CuInSe2 single quantum well grown by molecular beam epitaxy2015

    • 著者名/発表者名
      .Sathiabama Thiru, Masaki Asakawa, Kazuki Honda, Atsushi Kawaharazuka, Atsushi Tackeuchi, Toshiki Makimoto and Yoshiji Horikoshi
    • 雑誌名

      Journal of Crystal Growth

      巻: in print ページ: 203-206

    • DOI

      10.1016/j.jcrysgro.2015.02.059

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Investigation of CuGaSe2/CuInSe2 double heterojunction interfaces grown by molecular beam epitaxy2015

    • 著者名/発表者名
      athiabama Thiru, Masaki Asakawa, Kazuki Honda, Atsushi Kawaharazuka, Atsushi Tackeuchi,
    • 雑誌名

      AIP Advances

      巻: 5 ページ: 027120-1

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Optical Properties of Amorphous and Nanostructure Si/SiO2 Quantum Wells2014

    • 著者名/発表者名
      30.T. Takeuchi, M. Kondo, M. Fujuta, A. Kawaharazuka, and Y. Horikoshi
    • 雑誌名

      J. Nano. Res.

      巻: 26 ページ: 59-62

    • DOI

      10.4028/www.scientific.net/jnanor.26.59

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Crystalline and electrical characteristics of C60 uniformly doped GaAs layers2013

    • 著者名/発表者名
      J. Nishinaga and Y. Horikoshi
    • 雑誌名

      J. Cryst. Growth

      巻: 378 ページ: 81-84

    • DOI

      10.1016/j.jcrysgro.2012.12.044

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書 2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Characteristics of CuGaSe2 layers grown on GaAs substrates2013

    • 著者名/発表者名
      M.Fujita, A. Kawaharazuka, and Y. Horikoshi
    • 雑誌名

      J. Cryst. Growth

      巻: 378 ページ: 154-157

    • DOI

      10.1016/j.jcrysgro.2012.12.171

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書 2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Selective area growth of InAs nanostructures on faceted GaAs microstructure by migration enhanced epitaxy2013

    • 著者名/発表者名
      M. Zander, J. Nishinaga, and Y. Horikoshi
    • 雑誌名

      J. Cryst. Growth

      巻: 378 ページ: 480-484

    • DOI

      10.1016/j.jcrysgro.2012.12.089

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書 2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] High Absorption Efficiency Superlattice Solar Cells by Excitons2013

    • 著者名/発表者名
      J. Nishinaga, A. Kawaharazuka, K. Onomitsu, and Y. Horikoshi
    • 雑誌名

      J. Appl. Phys. 52

      巻: 52 号: 11R ページ: 112302-112302

    • DOI

      10.7567/jjap.52.112302

    • NAID

      40019883484

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Controlled nucleation and optical properties of InAs quantum dots grown on faceted GaAs microstructures2013

    • 著者名/発表者名
      M. Zander, J. Nishinaga, H. Gotoh, and Y. Horikoshi
    • 雑誌名

      Phys. Status Solidi

      巻: C 10, 号: 11 ページ: 1500-1504

    • DOI

      10.1002/pssc.201300274

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Photoluminescence study of Si doped and undoped Chalcopyrite CuGaSe22013

    • 著者名/発表者名
      S. Thiru, M. Fujita, A. Kawaharazuka, and Y. Horikoshi
    • 雑誌名

      Appl. Phys. A

      巻: 113 号: 2 ページ: 257-261

    • DOI

      10.1007/s00339-013-7951-5

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Successful growth of Cu2Se-free CuGa2Se2 by Migration-Enhanced Epitaxy2012

    • 著者名/発表者名
      M.Fujita, T.Sato, T.Kitada, A.Kawaharazuka, Y.Horikoshi
    • 雑誌名

      J.Vac.Sci.Technol.B

      巻: 30 号: 2

    • DOI

      10.1116/1.3690456

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effect of excitons in AlGaAs/GaAs superlattice solar cells2011

    • 著者名/発表者名
      J.Nishinaga, A.Kawaharazuka, K.Onomitsu, K.H.Ploog, Y.Horikoshi
    • 雑誌名

      Jpn.J.Appl.Phys.

      巻: 50 号: 5R ページ: 052302-052302

    • DOI

      10.1143/jjap.50.052302

    • NAID

      40018812632

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Growth and characterization of C60/GaAs interfaces and C60 doped GaAs2011

    • 著者名/発表者名
      J.Nishinaga, Y.Horikoshi
    • 雑誌名

      J.Cryst.Growth

      巻: 323 号: 1 ページ: 135-139

    • DOI

      10.1016/j.jcrysgro.2010.11.068

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effect of excitons on the absorption in the solar-cell with AlGaAs/GaAs superlattice grown by molecular beam epitaxy2011

    • 著者名/発表者名
      A.Kawaharazuka, K.Onomitsu, J.Nishinaga, Y.Horikoshi
    • 雑誌名

      J.Cryst.Growth

      巻: 323 号: 1 ページ: 504-507

    • DOI

      10.1016/j.jcrysgro.2010.12.051

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Excitonic absorption on AlGaAs/GaAs superlattice solar cells2011

    • 著者名/発表者名
      J.Nishinaga, A.Kawaharazuka, K.Onomitsu, K.H.Ploog, Y.Horikoshi
    • 雑誌名

      Physica Status solidi

      巻: C9(2) ページ: 330-333

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Growth of CuGaSe2 Layers on Closely Lattice-Matched GaAs Substrates by Migration-Enhanced Epitaxy2011

    • 著者名/発表者名
      M.FUJITA, A.KAWAHARAZUKA, J.NISHINAGA, K.H.PLOOG, Y.HORIKOSHI
    • 雑誌名

      Jpn.J.Appl.Phys.

      巻: 50 号: 12R ページ: 125502-125502

    • DOI

      10.1143/jjap.50.125502

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] GaAs(111)B面上のGaの挙動2014

    • 著者名/発表者名
      河原塚篤,堀越佳治
    • 学会等名
      第75回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      北海道大学
    • 年月日
      2014-09-17 – 2014-09-20
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] MEE法を用いたGaAs (001)基板上へのCIS-CGS低温成長2014

    • 著者名/発表者名
      谷口龍希、サティアバマ ティル、堀越佳治、牧本俊樹
    • 学会等名
      第75回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      北海道大学
    • 年月日
      2014-09-17 – 2014-09-20
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] AlxGa1-xAs/GaAs超格子太陽電池における障壁層厚さの効果2014

    • 著者名/発表者名
      20.倉本真,浦部宏之,中野朋洋,河原塚篤,西永慈郎,牧本俊樹,堀越佳治
    • 学会等名
      第75回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      北海道大学
    • 年月日
      2014-09-17 – 2014-09-20
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] AlGaAs/GaAs太陽電池における表面再結合制御2014

    • 著者名/発表者名
      19.浦部宏之,倉本真,中野朋洋,河原塚篤,牧本俊樹,堀越佳治
    • 学会等名
      第75回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      北海道大学
    • 年月日
      2014-09-17 – 2014-09-20
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Optical and Electrical properties of CuInSe2/(CuGaSe2:Ge) Superlattice grown on GaAs(001)2014

    • 著者名/発表者名
      S. Thiru, A. Kawaharazuka, and Y. Horikoshi
    • 学会等名
      The 41st International Symposium on Compound Semiconductors
    • 発表場所
      Montpellier, France
    • 年月日
      2014-05-11 – 2014-05-15
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Electrical properties of fullerene doped GaAs pin diodes grown by MBE2013

    • 著者名/発表者名
      . J. Nishinaga
    • 学会等名
      Collaborative Conference on Crystal Growth (3CG)
    • 発表場所
      Cancun, Mexico
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Effect of excitonic absorption on the efficiency of AlGaAs/GaAs solar cells2013

    • 著者名/発表者名
      . Y. Horikoshi
    • 学会等名
      JSAP-MRS Joint Symposia
    • 発表場所
      Kyoto, Japan
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Excitonic absorption on AlGaAs/GaAs superlattice solar cells2013

    • 著者名/発表者名
      J. Nishinaga
    • 学会等名
      40th International Symposium on Compound Semiconductors
    • 発表場所
      Kobe, JapanMay
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Si/SiOx Superlattice Growth by Molecular Beam Epitaxy2013

    • 著者名/発表者名
      M. Fujita
    • 学会等名
      30th North American Molecular Beam Epitaxy Conference
    • 発表場所
      Banff, Canada
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Crystalline and electrical characteristics of C60 doped GaAs layers2013

    • 著者名/発表者名
      J. Nishinaga
    • 学会等名
      第32回電子材料シンポジウム
    • 発表場所
      滋賀
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Excitonic absorption on AlGaAs/GaAs superlattice solar cells2013

    • 著者名/発表者名
      J. Nishinaga
    • 学会等名
      30th North American Molecular Beam Epitaxy Conference
    • 発表場所
      Banff, Canada
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Photoluminescence of single crystal thin film chalcopyrite CuGaSe2 grown on GaAs(001)2013

    • 著者名/発表者名
      S. Thiru
    • 学会等名
      40th International Symposium on Compound Semiconductors,
    • 発表場所
      Kobe, Japan
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] GaAs基板上にMEE成長したCuGaSe2の電気的特性(17pC1-8)2012

    • 著者名/発表者名
      藤田実樹, 佐藤友博, 北田剛, 堀越佳治
    • 学会等名
      第59回応用物理学関係連合講演会
    • 発表場所
      早稲田大学
    • 年月日
      2012-03-17
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] CuInSe2/CuGaSe2超格子の吸収効率(17pC1-3)2012

    • 著者名/発表者名
      河原塚篤, 藤田実樹, 堀越佳治
    • 学会等名
      第59回応用物理学関係連合講演会
    • 発表場所
      早稲田大学
    • 年月日
      2012-03-17
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Excitonic Effect on the Semiconductor Solar-Cells with AlGaAs/GaAs Superlattices2011

    • 著者名/発表者名
      A.Kawaharazuka, J.Nishinaga, Y.Horikoshil
    • 学会等名
      21st International Photovoltaic Science and Engineering Conference (PVSEC-21)
    • 発表場所
      Fukuoka, Japan
    • 年月日
      2011-12-02
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] AlGaAs/GaAs超格子太陽電池の吸収効率の評価(31pH-12)2011

    • 著者名/発表者名
      河原塚篤、西永慈郎、堀越佳治
    • 学会等名
      第72回応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      山形大学
    • 年月日
      2011-08-31
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] 励起子吸収を利用したAlGaAs/GaAs超格子太陽電池(31pH-11)2011

    • 著者名/発表者名
      西永慈郎、河原塚篤、小野満恒二、クラウスプローク、堀越佳治
    • 学会等名
      第72回応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      山形大学
    • 年月日
      2011-08-31
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] MEE法によるGaAs基板上CuGaSe2薄膜の界面特性(30aH-7)2011

    • 著者名/発表者名
      佐藤友博、藤田実樹、北田剛、堀越佳治
    • 学会等名
      第72回応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      山形大学
    • 年月日
      2011-08-30
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Electrical properties of C60 and Si codoped GaAs layers2011

    • 著者名/発表者名
      J.Nishinaga, Y.Horikoshi
    • 学会等名
      28th North American Molecular Beam Epitaxy
    • 発表場所
      San Diego, USA
    • 年月日
      2011-08-14
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Successful growth of Cu2Se-free CuGaSe2 by Migration-Enhanced Epitaxy2011

    • 著者名/発表者名
      M.Fujita, T.Sato, T.Kitada, Y.Horikoshi
    • 学会等名
      28th North American Molecular Beam Epitaxy
    • 発表場所
      San Diego, USA
    • 年月日
      2011-08-14
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Excitonic absorption on AlGaAs/GaAs superlattice solar cells2011

    • 著者名/発表者名
      J.Nishinaga, A.Kawaharazuka, K.Onomitsu, K.H.Ploog, Y.Horikoshi
    • 学会等名
      38th International Symposium on Compound Semiconductors
    • 発表場所
      Berlin, Germany
    • 年月日
      2011-05-22
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Structural properties of InAs-basad nanostructures on GaAs(001) and GaAs(111) A grown by area selective epitaxy2011

    • 著者名/発表者名
      M.Zander, J.Nishinaga, K.Iga, Y.Horikoshi
    • 学会等名
      38th International Symposium on Compound Semiconductors
    • 発表場所
      Berlin, Germany
    • 年月日
      2011-05-22
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] GaAs(001)上に成長したCuGaSe2単結晶薄膜のフォトルミネセンス

    • 著者名/発表者名
      Sathiabama Thiru
    • 学会等名
      第60回応用物理学関係連合講演会
    • 発表場所
      神奈川工科大学
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] X電子伝導を用いたAlGaInSb混晶太陽電池

    • 著者名/発表者名
      河原塚篤X電子伝導を用いたAlGaInSb混晶太陽電池
    • 学会等名
      第60回応用物理学関係連合講演会
    • 発表場所
      神奈川工科大学
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] フラーレン添加GaAs pinダイオードの電気的特性

    • 著者名/発表者名
      西永慈郎
    • 学会等名
      第60回応用物理学関係連合講演会
    • 発表場所
      神奈川工科大学
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Magnetron sputtering 法で製作したSi/SiO2薄膜の基礎特性

    • 著者名/発表者名
      竹内登志男
    • 学会等名
      第60回応用物理学関係連合講演会
    • 発表場所
      神奈川工科大学
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] MBE法により成長したSiOx膜の電気的特性

    • 著者名/発表者名
      藤田実樹
    • 学会等名
      第60回応用物理学関係連合講演会
    • 発表場所
      神奈川工科大学
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [図書] 超格子構造太陽電池の開発2012

    • 著者名/発表者名
      河原塚篤
    • 総ページ数
      20
    • 出版者
      株式会社NTS
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [図書] Molecular beam epitaxy2012

    • 著者名/発表者名
      Yoshiji Horikoshi
    • 総ページ数
      7
    • 出版者
      Migration enhanced epitaxy for low dimensional structures
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [図書] Molecular beam epitaxy2012

    • 著者名/発表者名
      Jiro Nishinaga
    • 総ページ数
      19
    • 出版者
      Growth and characterization of fullerene/GaAs interfaces and C60 doped GaAs and AlGaAs layers
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [産業財産権] 太陽電池2013

    • 発明者名
      堀越佳治、河原塚篤、西永慈郎、山口浩司、小野満恒二
    • 権利者名
      堀越佳治、河原塚篤、西永慈郎、山口浩司、小野満恒二
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2013-03-18
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [産業財産権] CIS-CGS 太陽電池2013

    • 発明者名
      堀越佳治、河原塚篤、西永慈郎、山口浩司、小野満恒二
    • 権利者名
      堀越佳治、河原塚篤、西永慈郎、山口浩司、小野満恒二
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2013-03-25
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 外国
  • [産業財産権] 太陽電池2012

    • 発明者名
      堀越佳治、河原塚篤、西永慈郎、山口浩司、小野満恒二
    • 権利者名
      堀越佳治、河原塚篤、西永慈郎、山口浩司、小野満恒二
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2012-07-27
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書

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公開日: 2011-04-06   更新日: 2019-07-29  

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