2018 年度研究成果報告書

薄膜Si太陽電池の光吸収増大のためのフォトニックナノ構造の最適化

研究課題

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研究課題/領域番号	15K17472
研究種目	若手研究(B)
配分区分	基金
研究分野	光工学・光量子科学
研究機関	京都大学
研究代表者	田中良典京都大学, 工学研究科, 講師 (20534522)
研究協力者	石崎賢司 Menaka De Zoysa
研究期間 (年度)	2015-04-01 – 2019-03-31
キーワード	フォトニック結晶 / 太陽電池 / 電磁界解析 / 感度解析
研究成果の概要	本研究では、薄膜Si太陽電池にフォトニック結晶を導入することで、光起電力層であるSi層への光吸収量を増大させ、光電変換効率を向上させることを目指した。本科研費研究では、微結晶Si太陽電池(厚さ数百nm～数μm)および薄膜単結晶Si太陽電池(厚さ数十μm)を研究対象とし、光吸収を増大させるためのフォトニック結晶構造の設計を進めることを目指した。その結果、厚さ2μmの微結晶Si太陽電池において、31.8 mA/cm2の短絡電流密度が、厚さ20μmの単結晶Si太陽電池において、37.6mA/cm2の短絡電流密度が期待できることを数値解析により明らかにした。
自由記述の分野	光量子工学
研究成果の学術的意義や社会的意義	太陽光発電は、エネルギー・環境問題の解決、持続可能な社会の実現という観点から非常に大きな注目を集めている発電方式であり、さらなる普及、低コスト化の実現のためには光電変換効率の向上が求められている。本研究は、太陽電池により多くの光を吸収させることで、変換効率の向上を実現しようとするものであり、学術面はもちろん、社会的にも意義のある研究であるといえる。