低次元構造による超高効率光起電力変換に関する研究

1998 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 09044187
• 研究機関: 豊田工業大学
• 研究代表者: 山口 真史 豊田工業大学, 大学院・工学研究科, 教授 (50268033)
• 研究分担者: KEITH Barnha Imperial College, Blackett Laboratory, Professor ; 山本 〓勇 福井大学, 工学部, 教授 (90210517)
• キーワード: 量子井戸構造 / 太陽電池 / 光起電力効果 / ヒ化ガリウム / ヒ化インジウムガリウム / 窒化インジウム

研究概要

量子井戸構造等の低次元構造は、30%以上の超効率光起電力変換の可能性を有する。本共同研究では、低次元構造の少数キャリア物性等を明らかにしつつ、低次元構造の最適化を進め、超効率光起電力変換に資することを目的としている。
(1)GaAs/InGaAs多重量子井戸(MQW)構造の少数キャリア物性を解析すると共に、同構造の集光動作において、光強度の増加と共に効率が向上するスーパーリニア効果を見出し、10倍集光で効率23%を得た。
(2)InGaP/GaAsタンデム構造太陽電池において、5倍集光で効率31.2%を実現し、この素での世界最高効率を達成した。
(3)MBE成長によりGaAs/InGaAs系MQW構造等低次元構造の作製、同構造の再結合過程を解析すると共に、InGap/GaAs系MQW構造の優位性、熱光起電力変換等への応用の可能性を明らかにした。
(4)MOCVD成長によるInN,GaN系芯材料の低次元構造を研究し、ナノ構造の創製を実現できた。また、フォトンリサイクリング効果の評価解析を行い、太陽電池の変換効率改善の指針を得た。

研究成果

• [文献書誌] M.Yamaguchi et al.: "Toward 40% Super High-Efficiency Malti-Junction Solar Cells" Proc.of the 2nd World Conf.on PV Energy Conversion. (1999)
• [文献書誌] 山口 真史: "火星探査ロボットの太陽電池" 応用物理. 67・11. 1311-1314 (1998)
• [文献書誌] M.-J.Yang et al.: "Investigation of High-Efficiency In GaP/GaAs Tandem Solar Cells" Jpn.J.Appl.Phys.37・7B. L836-L838 (1998)
• [文献書誌] N.J.Elkins-Daukes et al.: "New Approaches in GaAs/InGaAs Quantum Well Solar Cells" Proc.of the 2nd World Conf.on PV Energy Conversion. (1999)
• [文献書誌] J.P.Connolly et al.: "Short Circuit Current Enhancement in GaAs/AlGaAs MQW Solar Cells" Proc.of the 2nd World Conf.on PV Energy Conversion. (1999)
• [文献書誌] A.Hashimoto et al.: "Formation of GaN Nano-Column Structure by Nitridation" Materials Science Forum. 264-268. 1129-1132 (1998)