■ テーマ例 ■
[ Solar ]
1. 4 junction by wafer bonding /
2. High-speed MOVPE /
3. EL and PL characterization /
4. Thin-film multi-junction (design and light trapping) /
5. 1.15 eV middle cell with MQWs /
6. Theoretical modeling of MQWs (quasi bulk approach and cell design) /
7. WoW /
8. ELO /
9. Dilute nitride MQW
[ Growth ]
1. III-V on Si photo detector /
2. III-V on Si solar cell
[ LED ]
1. Chip-white LED
[ Solar Fuel ]
1. CPV + water electrolysis /
2. CO2 reduction /
3. Semiconductor/electrolyte interface /
4. Polarization-controlled nitride photocathode /
5. Design of energy management system using hydrogen-based power storage
[ Quantum Modeling ]
1. Quantum modeling of insulators
高効率・低コスト多接合太陽電池に向けたSi上Ⅲ-Ⅴ有機金属気相成長技術
金 ボラム，岡田 哲明，杉山 正和
製造プロセスが確立して安価なSiと高効率が実現できるⅢ-Ⅴ族化合物半導体を集積しタンデム型太陽電池にすることで，高効率かつ低コストの太陽電池が実現できる．本研究室では，図1のような多重量子井戸を含んだGaAsP混晶半導体とSiの2接合太陽電池を提案し，その実作に向けた諸研究を行っている．III-V族セルに多重量子井戸構造を挿入することで，電流整合に必要なIII-V族材料のバンドギャップを，Siとの格子不整合を最小化しつつ得ることができる．4族のSi上に高品質のⅢ-Ⅴ族半導体結晶膜を積層するためには，格子定数・極性および膨張係数などの物性の違いから生じるすべての欠陥を最小限に減らす必要がある．本研究では，有機金属気相成長（MOVPE）装置の中で成長中結晶のその場観測が可能な反射率異方性分光（RAS）を用いて，欠陥低減に必須なSi表面ダブルステップ構造を得るための成長シーケンス最適化を行っている．さらに，GaPシード層やメタモルフィックバッファー層の積層技術も同様に最適化し，Ⅲ-Ⅴ族多重量子井戸/Si 2接合セルの実現を目指す．
図１ Ⅲ-Ⅴ/Si多重量子井戸型多接合太陽電池の概念図
図２ GaP結晶成長中に観測された表面反射率異方性信号．
(a)全体像および (b) Si(100)表面のDouble-step形成を示す信号