| 研究課題/領域番号 |
25289360
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| 研究機関 | 宮崎大学 |
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研究代表者 |
西岡 賢祐 宮崎大学, 工学部, 准教授 (00377441)
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| 研究分担者 |
福山 敦彦 宮崎大学, 工学部, 准教授 (10264368)
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| 研究期間 (年度) |
2013-04-01 – 2018-03-31
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| キーワード | 多接合太陽電池 / 高倍率集光動作 / 光照射Hall測定 / 最適設計シミュレーション / キャリア拡散 |
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| 研究実績の概要 |
集光技術の導入によって太陽電池の変換効率向上に加えて材料使用量の飛躍的削減が可能であり、太陽電池の更なる省資源化・低コスト化が期待されている。本研究では、疑似太陽光あるいは単色光を多接合太陽電池材料に照射しながらHall測定を実施し、高倍率集光動作時に太陽電池特性の劣化を引き起こす支配的なキャリア散乱機構を明らかにする。この結果を多接合太陽電池構造の最適化設計へフィードバックし、現行の三接合構造太陽電池の更なる変換効率向上を行う。
平成27年度はドーパント量が分かっているn-およびp-type Siを用いて疑似太陽光照射前後のHall測定を実施した。照射量は1から3 sunまで変化させた。その結果、両方の試料において照射量増加によりHall移動度は減少し、キャリア濃度は増加した。集光照射による移動度の低下は一般に試料表面での温度上昇による格子散乱が影響していると考えられていたが、照射に伴う移動度の減少率は試料表面での温度上昇を考慮した際の移動度の減少率よりも大きいかった。ことから格子散乱だけではく、光照射による光励起キャリア数増加がHall移動度に影響することが示唆された。ただし、２種類のキャリア発生を想定したHall移動度の理論計算を行い実験結果と比較したところ、光励起キャリア増加量がn-とp-typeで2桁ほど異なる結果が得られ、この結果から発生したキャリアの再結合過程や他の散乱過程の関与が示唆された。これより、ドーパント量の異なる試料に対する測定を行い、再結合過程や他の散乱過程の影響を明らかにすることが必要であることがわかった。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
ドーパント量が分かっているn-およびp-type Siを用いての疑似太陽光照射前後のHall測定から、温度上昇による格子散乱だけではく、光照射による光励起キャリア数増加がHall移動度を低下させることを明らかにした。より定量的な解析のためにはベースとなるドーパント量や再結合によるキャリア損失過程の考慮が必要になるが、いずれも追加測定によってクリアできるものと考えている。
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| 今後の研究の推進方策 |
ドーパント量の異なる試料や化合物半導体試料を用いて、疑似太陽光照射によるHall係数変化を説明するためのモデル構築を引き続き行う。なお、平27年度は特注ファイバーの大きさや試料位置との関係から疑似太陽光照射量は3 sunまでしか照射できなかったため、光学系を再設計し、より多くの照射量が照射できるシステムに改良する。
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