■ 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
波状量子井戸を用いた高効率太陽電池
齊藤 昌太，K. Toprasertpong，渡辺 健太郎，中野 義昭，杉山 正和
多接合型太陽電池は現在効率の最高記録を保持しているが，3接合の場合，Ge基板に格子整合しつつ電流整合に必要なバンドギャップ1.2eVを持った半導体が存在しないという問題がある. GaAs基板上に格子定数の大きいInGaAsと格子定数の小さいGaAsPを交互に成長することにより，格子定数の差による歪みを補償する歪み補償量子井戸を形成し，実効的なバンドギャップ1.2eVを実現できる. この多重量子井戸（MQW）を6°傾斜基板上に比較的低温で成長することで，厚みが面内1方向に規則的に変調された波状構造を持った量子井戸ができることが知られている. この波状量子井戸構造は同じ条件のMQW構造に比べキャリア寿命が長く，キャリア回収効率も高いことがわかっている. また成長時間等によって構造を制御して光吸収端を所望の波長に設定することもできる．これにより，四接合太陽電池の第3セルとして求められる1.15 eVのバンドギャップをもつセルを作ることを目標としている. さらに，ワイヤー構造によるサブバンドを利用した中間バンド型太陽電池としての利用も目指している.
図１ Wire on Well (WoW)の断面TEM写真
図２ WoWと平面量子井戸のキャリア寿命比較
図 3 WoWと平面量子井戸を長波長光吸収層として用いたGaAs単接合セルの特性比較