研究課題
量子ドット・超格子による最適なミニバンド構造を光吸収層に導入した太陽電池では、エネルギー変換効率の理論値が集光時に60%を上回り、現在の単結晶Si太陽電池の約２～３倍になる。こうした中間バンドを使った高効率化のアプローチにおいて、中間バンド内の準位に光励起されたキャリアの寿命が十分長いこと、さらに中間バンド→伝導帯への光励起が効率良く生じることが必須である。この光励起と再結合レートとの競合関係、及び太陽光スペクトルとの整合性が太陽電池の特性を決定する。本研究では、高均一で高密度の量子ドット超格子の作製技術の実績を基に、量子ドット超格子中に形成される中間バンドを介した光電変換過程のメカニズムの解明とその制御法を研究し、量子ドット太陽電池の高効率化を図ることを目的とした。まず量子ドット中のキャリアの熱脱出抑制、及びキャリア長寿命化を同時に達成し得る多重積層GaSb/Al0.2Ga0.8AsのタイプⅡ型量子ドット太陽電池において、フーリエ変換光電流分光法(FTPS)を用いて２段階光吸収赤外電流スペクトルの温度依存性評価を行った。その結果、室温において低温時と比較して20%程度の明瞭な２段階光吸収による光電流生成を確認できた。また量子ドット太陽電池の中間バンド型太陽電池性能を評価する指標(figure-of-merit)を提案した。これは赤外光照射の有無による量子効率の違いと波長依存性から中間バンド型太陽電池動作で重要となる赤外光励起と熱的なキャリア励起の大きさを比較するもので有用な指標となると考えられる。
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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