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第一原理太陽電池材料シミュレーターの開発と革新的太陽電池材料のデザイン

研究課題

研究課題/領域番号 26286074
研究種目

基盤研究(B)

配分区分一部基金
応募区分一般
研究分野 応用物理学一般
研究機関大阪大学

研究代表者

佐藤 和則  大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (60379097)

連携研究者 池田 茂  大阪大学, 太陽エネルギー化学研究センター, 准教授 (40312417)
江村 修一  大阪大学, 産業科学研究所, 助教 (90127192)
研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2017-03-31
研究課題ステータス 完了 (2016年度)
配分額 *注記
7,930千円 (直接経費: 6,100千円、間接経費: 1,830千円)
2016年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
2015年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
2014年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
キーワード第一原理計算 / マテリアルデザイン / 太陽電池 / 半導体 / 不純物 / エネルギー変換効率 / 格子欠陥 / 高効率太陽光発電材料 / 計算物理 / 物性理論 / 半導体物性 / 太陽光発電材料
研究成果の概要

高効率エネルギー変換を実現するために、第一原理電子状態計算とショックレー・クエイサー理論によるエネルギー変換効率を組み合わせた太陽電池材料シミュレーターを開発した。従来の局所密度近似による第一原理計算ではバンドギャップエネルギーの過小評価が太陽電池材料の計算において問題となっていたが、QSGW法など局所近似を超える電子状態計算を取り入れ、高精度の太陽電池材料設計を可能とした。開発した方法を用いて、中間バンド型太陽電池材料、タンデム型太陽電池材料、全酸化物ヘテロ構造太陽電池材料など、環境調和性の高い材料の組み合わせにより高効率太陽電池材料をデザインした。

報告書

(4件)
  • 2016 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2015 実績報告書
  • 2014 実績報告書
  • 研究成果

    (33件)

すべて 2017 2016 2015 2014

すべて 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 1件、 査読あり 5件、 謝辞記載あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (24件) (うち国際学会 12件、 招待講演 7件) 図書 (4件)

  • [雑誌論文] Computational materials design for efficient red luminescence: InGaN codoped with Eu and the donor-acceptor pair of Mg and O2017

    • 著者名/発表者名
      A. Masago, M. Uemoto, T. Fukushima, K. Sato and H. Katayama-Yoshida
    • 雑誌名

      Jpn. J. Appl. Phys

      巻: 56 号: 2 ページ: 021001-021001

    • DOI

      10.7567/jjap.56.021001

    • NAID

      210000147414

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Accurate energy bands calculated by the hybrid quasiparticle self-consistent GW method implemented in the ecalj package2016

    • 著者名/発表者名
      D. Deguchi, K. Sato, H. Kino, T. Kotani
    • 雑誌名

      Jpn. J. Appl. Phys.

      巻: 55 号: 5 ページ: 051201-051201

    • DOI

      10.7567/jjap.55.051201

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書 2015 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Computational nano-materials design of self-organized nanostructures by spinodal nano-decomposition in Eu-doped GaN2016

    • 著者名/発表者名
      A. Masago, T. Fukushima, K. Sato and H. Katayama-Yoshida
    • 雑誌名

      Jpn. J. Appl. Phys

      巻: 55 号: 7 ページ: 070302-070302

    • DOI

      10.7567/jjap.55.070302

    • NAID

      210000146741

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Spinodal nanodecomposition in semiconductors doped with transition metals2015

    • 著者名/発表者名
      T. Dietl, K. Sato, T. Fukushima, A. Bonanni, M. Jamet, A. Barski, S. Kuroda, M. Tanaka, Pham Nam Hai, H. Katayama-Yoshida
    • 雑誌名

      Rev. Mod. Phys.

      巻: 87 号: 4 ページ: 1311-1377

    • DOI

      10.1103/revmodphys.87.1311

    • URL

      http://arxiv.org/pdf/1412.8062v1.pdf

      http://arxiv.org/pdf/1412.8062v2.pdf

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Ordered Defect compounds in CuInSe2 for Photovoltaic Solar Cell Application2014

    • 著者名/発表者名
      K. Sato and H. Katayama-Yoshida
    • 雑誌名

      AIP conference Proceedings

      巻: 1583 ページ: 150-155

    • DOI

      10.1063/1.4865624

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Microscopic origin of the ferromagnetism in GaAs-based DMS2017

    • 著者名/発表者名
      K. Sato, H. Morishita, V. A. Dinh, H. Katayama-Yoshida, T. Kakeshita
    • 学会等名
      JSPS Core-to-Core Program “Computational Materials Design on Green Energy “, Summary International Symposium
    • 発表場所
      千里中央、大阪
    • 年月日
      2017-03-21
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 擬ウルツ鉱型CuGaO2のp型伝導の起源とn型化の設計指針2017

    • 著者名/発表者名
      奥村晴紀、佐藤和則、掛下知行
    • 学会等名
      金属学会2017年春期講演大会
    • 発表場所
      首都大学東京
    • 年月日
      2017-03-15
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] GaAsベース磁性半導体における強磁性発現の微視的メカニズム2017

    • 著者名/発表者名
      佐藤和則、森下浩行、掛下知行、吉田博、福島鉄也
    • 学会等名
      金属学会2017年春期講演大会
    • 発表場所
      首都大学東京
    • 年月日
      2017-03-15
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] QSGW法による電子状態の精密計算とタンデム型太陽電池材料のデザイン2016

    • 著者名/発表者名
      出口大幹、佐藤和則、小谷岳生、吉田博、掛下知行
    • 学会等名
      金属学会2016年秋期講演大会
    • 発表場所
      大阪大学
    • 年月日
      2016-09-21
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 擬ウルツ鉱型β-CuGaO2の電子状態計算と太陽光エネルギー変換効率2016

    • 著者名/発表者名
      奥村晴紀、佐藤和則、掛下知行
    • 学会等名
      金属学会2016年秋期講演大会
    • 発表場所
      大阪大学
    • 年月日
      2016-09-21
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 強磁性半導体EuOのキュリー温度に対する酸素欠陥とGdの同時ドーピングの効果2016

    • 著者名/発表者名
      冨田祐也、Dinh Van an、佐藤和則、掛下知行
    • 学会等名
      金属学会2016年秋期講演大会
    • 発表場所
      大阪大学
    • 年月日
      2016-09-21
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Separated impurity band vs. merged impurity band in (Ga, Mn)As and (In, Mn)As2016

    • 著者名/発表者名
      V. A. Dinh, K. Sato, H. Katayama-Yoshida, T. Kakeshita
    • 学会等名
      JSPS Core-to-Core Program “Computational Materials Design on Green Energy “
    • 発表場所
      Juelich, Germany
    • 年月日
      2016-09-19
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Electronic structure of rare-earth doped GaN: Hybrid functional study with orbital polarization correction2016

    • 著者名/発表者名
      V. A. Dinh, K. Sato, H. Katayama-Yoshida, T. Kakeshita
    • 学会等名
      The 9th International conference on physics and applications of spin-related phenomena in solids
    • 発表場所
      Hyogo, Japan
    • 年月日
      2016-08-08
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Effect of co-doping by Gd substitution and O deficiency on electronic structure and Curie temperature of EuO2016

    • 著者名/発表者名
      Y. Tomita, V. A. Dinh, K. Sato, T. Kakeshita
    • 学会等名
      The 9th International conference on physics and applications of spin-related phenomena in solids
    • 発表場所
      Hyogo, Japan
    • 年月日
      2016-08-08
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Separated Impurity Band vs Merged Impurity Band in GaMnAs and InMnAs2016

    • 著者名/発表者名
      V. A. Dinh, K. Sato, H. Katayama-Yoshida, T. Kakeshita
    • 学会等名
      The 9th International conference on physics and applications of spin-related phenomena in solids
    • 発表場所
      Hyogo, Japan
    • 年月日
      2016-08-08
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Computational design of photovoltaic solar cell materials by controlling spinodal decomposition2016

    • 著者名/発表者名
      Kazunori Sato, Haruki Okumura, Tomoyuki Kakeshita, and Hiroshi Katayama-Yoshida
    • 学会等名
      The 18th International Symposium on the Physics of Semiconductors and Applications
    • 発表場所
      Jeji, Korea
    • 年月日
      2016-07-03
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Computational design of photovoltaic solar cell materials based on accurate electronic structure calculations2016

    • 著者名/発表者名
      K. Sato , D. Deguchi, H. Okumura, T. Kotani, T. Kakeshita and H. Katayama-Yoshida
    • 学会等名
      Workshop on Computational Nano-Materials Design and Realization for Energy-Saving and Energy-Creation Materials
    • 発表場所
      Osaka Univ., Toyonaka, Osaka, Japan
    • 年月日
      2016-03-25
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Computational Nanomaterials Design for Spinodal Nanotechnology: Design vs Realization2015

    • 著者名/発表者名
      K. Sato
    • 学会等名
      The 19th SANKEN international and the 14the SANKEN Nanotechnology symposium
    • 発表場所
      Osaka Univ., Suita, Osaka, Japan
    • 年月日
      2015-12-07
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Relation between clustering and the electronic structure in (Ga, Mn)As and (In, Mn)As2015

    • 著者名/発表者名
      V. A. Dinh, K. Sato, H. Katayama-Yoshida and T. Kakeshita
    • 学会等名
      Psi-k 2015 conference
    • 発表場所
      Donostia, San Sebastian, Spain
    • 年月日
      2015-09-06
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Clustering tendency and change in ferromagnetism of (Ga, Mn)As and (In, Mn)As2015

    • 著者名/発表者名
      V. A. Dinh, K. Sato, T. Kakeshita and H. Katayama-Yoshida
    • 学会等名
      International Conference on Defects in Semiconductors (ICDS-2015)
    • 発表場所
      Aalto Univ., Espoo, Finland
    • 年月日
      2015-07-27
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Ab initio assessment of sustainable photovoltaic materials2015

    • 著者名/発表者名
      D. Deguchi, K. Sato, T. Kotani, H. Katayama-Yoshida, and T. Kakeshita
    • 学会等名
      International Conference on Defects in Semiconductors (ICDS-2015)
    • 発表場所
      Aalto Univ., Espoo, Finland
    • 年月日
      2015-07-27
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Clustering tendency and change in band structure of (Ga, Mn)As and (In, Mn)As2015

    • 著者名/発表者名
      K. Sato
    • 学会等名
      Uppsala-Osaka mini-workshop on computational materials design
    • 発表場所
      Angstrom institute, Uppsala Univ., Uppsala, Sweden
    • 年月日
      2015-05-04
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Computational Materials Design for Semiconductor Spintronics2014

    • 著者名/発表者名
      K. Sato
    • 学会等名
      14th Japanese-American Frontiers of Science Symposium
    • 発表場所
      Hotel New Otani, Tokyo, Japan
    • 年月日
      2014-12-04 – 2014-12-07
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] CONVERSION EFFICIENCY OF SUSTAINABLE PHOTOVOLTAIC MATERIALS CALCULATED WITH AB INITIO OPTICAL ABSORPTION COEFFICIEN2014

    • 著者名/発表者名
      D. Deguchi, K. Sato, T.Kotani, H. Katayama-Yoshida and T. Kakeshita
    • 学会等名
      The 6th World Conference on Photovoltaic Energy Conversion
    • 発表場所
      Kyoto International Conference Center, Kyoto, Japan
    • 年月日
      2014-11-23 – 2014-11-27
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] NEW CONCEPT OF PHOTOVOLTAIC SOLAR CELL BASED ON SPONTANEOUS ELECTRIC FIELD IN POLAR SEMICONDUCOTOR2014

    • 著者名/発表者名
      S. Emura and K. Sato
    • 学会等名
      The 6th World Conference on Photovoltaic Energy Conversion
    • 発表場所
      Kyoto International Conference Center, Kyoto, Japan
    • 年月日
      2014-11-23 – 2014-11-27
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] SELF-ORGANIZATION OF NANO-STRUCTURES IN SOLAR CELL MATERIALS AND ITS EFFECTS ON THE CONVERSION EFFICIENCY2014

    • 著者名/発表者名
      K. Sato, H. Tanaka, T. Fukushima and H. Katayama-Yoshida
    • 学会等名
      The 6th World Conference on Photovoltaic Energy Conversion
    • 発表場所
      Kyoto International Conference Center, Kyoto, Japan
    • 年月日
      2014-11-23 – 2014-11-27
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] HSE06法およびQSGW法による環境調和太陽電池材料の第一原理計算とエネルギー変換効率2014

    • 著者名/発表者名
      出口大幹、佐藤和則、掛下知行、小谷岳生、吉田博
    • 学会等名
      金属学会2014年秋期講演大会
    • 発表場所
      名古屋大学東山キャンパス
    • 年月日
      2014-09-24 – 2014-09-26
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Efficiency enhancement in Cd(S, Te) photovoltaic solar cell materials by self-organized nano-structures2014

    • 著者名/発表者名
      K. Sato and H. Katayama-Yoshida
    • 学会等名
      International conference on physics of semiconductors (ICPS2014)
    • 発表場所
      Austin Convention Center, Austin, TX, USA
    • 年月日
      2014-08-10 – 2014-08-16
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Computational design of photovoltaic solar cell materials with sustainable elements2014

    • 著者名/発表者名
      D. Deguchi, K. Sato, T. Kakeshita and H. Katayama-Yoshida
    • 学会等名
      International conference on physics of semiconductors (ICPS2014)
    • 発表場所
      Austin Convention Center, Austin, TX, USA
    • 年月日
      2014-08-10 – 2014-08-16
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [図書] Computational nanomaterials design for nanospintronics: Room-temperature spintronics application in "Rare Earth and Transition Metal Doping of Semiconductor Materials Synthesis, Magnetic Properties and Room Temperature Spintronics"2016

    • 著者名/発表者名
      H. Katayama-Yoshida, K. Sato, T. Fukushima, A. Masago, M. Seike
    • 総ページ数
      470
    • 出版者
      Woodhead Publishing
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [図書] 「人工知能・機械学習・ディープラーニング関連技術とその活用」、計算機ナノマテリアルデザインとその応用2016

    • 著者名/発表者名
      吉田博、新屋ひかり、真砂啓、清家聖嘉、福島鉄也、佐藤和則
    • 総ページ数
      296
    • 出版者
      情報機構
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [図書] Computational nanomaterials design for nanospintronics: Room-temperature spintronics applications in "Rare Earth and Transition Metal Doping of Semiconductor Materials Synthesis, Magnetic Properties and Room Temperature Spintronics"2015

    • 著者名/発表者名
      H. Katayama-Yoshida, K. Sato, T. Fukushima, A. Masago, M. Seike
    • 出版者
      Elsevier
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [図書] Transition metal and rare earth doping of semiconductors material for room temperature spintronics applications (Edited by I. Ferguson, J. Zavada and V. Dierolf )2015

    • 著者名/発表者名
      H. Katayama-Yoshida, K. Sato, T. Fukushima, A. Masago, and M. Seike
    • 出版者
      Elsevier
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書

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公開日: 2014-04-04   更新日: 2018-03-22  

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