量子井戸太陽電池の特性向上および多接合デバイスへの応用

量子阱太阳能电池性能的改进及其在多结器件中的应用

基本信息

批准号：
15J03447
负责人：
トープラサートポンカシディット
金额：
$ 2.18万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2015
资助国家：
日本
起止时间：
2015-04-24 至 2018-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

多重量子井戸（MQW）においてはポテンシャル障壁によってキャリアが自由に動くことができず，複雑な動きをしている．太陽電池へ応用するためにはキャリアの動きを解明し，定量的にモデリングする必要がある．昨年度までは複雑なキャリア輸送を実効移動度として近似できることを提案したが，理論的にはどのように求められるかは明らかになっていなかった．今年度はその実効移動度の定式化に着目した．解析の結果，MQWからのキャリアの脱出過程を計算で見積もることができ，実験結果との良い一致が確認できた．これはMQW構造内の実効移動度を定式化した世界初の理論モデルであり，MQW太陽電池はもちろんのこと，MQWレーザやMQW受光器にも適用できる幅の広い応用の理論といえる．さらに構造パラメータから簡単に実効移動度を計算できるモデルになっているため，MQW構造の最適化ツールとしても成り立っている．それに加え，電流連続式を用いて解析すると，「光照射していない際の擬フェルミ準位」と「光照射した際の光電流」には密接な関係があることを発見し，MQW太陽電池の暗電流特性を明らかにした．その結果，発光ダイオードとしてのエレクトロルミネッセンスと太陽電池としての量子効率の関係性を解析的に示すモデルの構築に成功した．上記の複数のモデルを同時に考えることでMQW太陽電池の諸特性を解析的に記述できるようになった．特にMQWの実効移動度がどれだけ必要か，その必要な実効移動度を達成するMQWを実現するにはどのような構造にすればいいかを初めて定量的に答えられるようになった．本研究で主に扱っているInGaAs/GaAsP系のMQWの必要最小限の実効移動度が1 cm2/Vsであることが示され，この値を実現するにはどのような構造設計をすればいいかの最適構造を提案した．

在多量子阱（MQW）中，载流子由于势垒而无法自由移动，从而导致复杂的运动。为了将其应用于太阳能电池，有必要阐明载流子的运动并对其进行定量建模。直到去年，我们提出复杂的载流子传输可以近似为有效迁移率，但理论上如何计算还不清楚。今年，我们重点关注有效流动性的制定。分析的结果是，可以通过计算来估计载流子从MQW中逃逸的过程，并且证实了与实验结果的良好一致性。这是世界上第一个在MQW结构内制定有效迁移率的理论模型，可以说是一种具有广泛应用的理论，不仅可以应用于MQW太阳能电池，还可以应用于MQW激光器和MQW光电探测器。此外，由于该模型可以轻松地根据结构参数计算有效迁移率，因此它也可以用作 MQW 结构的优化工具。另外，通过电流连续性方程进行分析，发现“未受光照射时的伪费米能级”与“受光照射时的光电流”以及MQW之间存在着密切的关系。我们阐明了太阳能电池的暗电流特性结果，我们成功构建了一个模型，该模型分析地显示了发光二极管的电致发光与太阳能电池的量子效率之间的关系。通过同时考虑上述多个模型，可以分析地描述 MQW 太阳能电池的各种特性。特别是，第一次可以定量地回答MQW需要多少有效迁移率以及应该使用什么样的结构来实现MQW来实现所需的有效迁移率。研究表明，本研究主要处理的InGaAs/GaAsP基MQW所需的最小有效迁移率是1 cm2/Vs，并且应该采取什么样的结构设计才能达到这个值。最优结构。

项目成果

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专利数量（0）

Electroluminescence-based quality characterization of quantum wells for solar cell applications

基于电致发光的太阳能电池应用量子阱质量表征

DOI：
10.1016/j.jcrysgro.2016.10.056
发表时间：
2017
期刊：
Journal of Crystal Growth
影响因子：
1.8
作者：
K. Toprasertpong;T. Inoue;A. Delamarre;K. Watanabe;J. -F. Guillemoles;M. Sugiyama;and Y. Nakano
通讯作者：
and Y. Nakano

Potential of quantum structures towards lattice-matched 4-junction solar cells

量子结构在晶格匹配四结太阳能电池中的潜力

DOI：
发表时间：
2015
期刊：
影响因子：
0
作者：
K. Toprasertpong;T. Inoue;K. Watanabe;T. Kita;M. Sugiyama;and Y. Nakano;トープラサートポンカシディット，藤井克司，杉山正和，中野義昭;K. Toprasertpong
通讯作者：
K. Toprasertpong

ResearchGate

DOI：
10.5195/jmla.2019.643
发表时间：
2019-04-01
期刊：
Journal of the Medical Library Association : JMLA
影响因子：
0
作者：
O’Brien K
通讯作者：
O’Brien K

Effective mobility for sequential carrier transport in multiple quantum well structures

多量子阱结构中连续载流子传输的有效迁移率

DOI：
10.1103/physrevb.96.075441
发表时间：
2017
期刊：
Physical Review B
影响因子：
3.7
作者：
Kasidit Toprasertpong;Stephen M. Goodnick;Yoshiaki Nakano;Masakazu Sugiyama
通讯作者：
Masakazu Sugiyama

キャリア走行時間測定法を用いた量子井戸太陽電池内の電子と正孔の移動度の解析

使用载流子渡越时间测量方法分析量子阱太阳能电池中的电子和空穴迁移率

DOI：
发表时间：
2015
期刊：
影响因子：
0
作者：
K. Toprasertpong;T. Inoue;K. Watanabe;T. Kita;M. Sugiyama;and Y. Nakano;トープラサートポンカシディット，藤井克司，杉山正和，中野義昭;K. Toprasertpong;トープラサートポンカシディット，谷渕泰三，藤井宏昌，加田智之，朝日重雄，渡辺健太郎，杉山正和，喜多隆，中野義昭
通讯作者：
トープラサートポンカシディット，谷渕泰三，藤井宏昌，加田智之，朝日重雄，渡辺健太郎，杉山正和，喜多隆，中野義昭