2020 年度研究成果報告書

希釈窒化物混晶による超高効率中間バンドタンデム太陽電池の研究

研究課題

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研究課題/領域番号	17KK0127
研究種目	国際共同研究加速基金(国際共同研究強化)
配分区分	基金
研究分野	持続可能システム
研究機関	埼玉大学
研究代表者	八木修平埼玉大学, 理工学研究科, 准教授 (30421415)
研究期間 (年度)	2018 – 2020
キーワード	中間バンド型太陽電池 / 希釈窒化物混晶半導体 / 分子線エピタキシー
研究成果の概要	2つの中間バンド型太陽電池を積層する中間バンドタンデム太陽電池の研究を行った。詳細平衡モデルを基に様々なバンドギャップの組み合わせに対して変換効率を計算した結果、適切な組み合わせを選択することにより1Sun照射下で53%、最大集光下で73%の変換効率が得られることが分かった。ボトムセルおよびトップセルの構成材料として、それぞれInGaAs:NとGaPN混晶に着目し、中間バンド型太陽電池を試作した。複数波長の光照射下における電流応答を調べることで、中間バンドを介した2段階の光吸収による電流生成を定量的に評価することができた。
自由記述の分野	半導体工学
研究成果の学術的意義や社会的意義	持続可能な社会の実現に向けて、太陽後発電をはじめとする再生可能エネルギーの普及は世界的な課題となっている。本研究課題では、次世代の高効率化技術として着目されている中間バンド型太陽電池について、複数セルの積層化により更なる高効率化の可能性を示すとともに、材料選択の指針を示した。セル変換効率の向上は発電コストの低下に必須であり、本研究で得られた成果は将来的な太陽光発電の普及促進に資するものである。