プラズモン光アンテナを用いた透明太陽電池の構築

使用等离子体光学天线构建透明太阳能电池

• 批准号: 17J00763
• 负责人: 中村 圭佑
• 金额: $ 1.09万
• 依托单位: Hokkaido University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2017
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2017-04-26 至 2019-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17J00763/
• 关键词: ナノ材料; 強結合; プラズモン; 太陽電池; 局在表面プラズモン共鳴; 共振器

プラズモンモードと共振器モードの強結合により広帯域で高効率に光吸収可能なナノ共振器構造の作製手法について検討を行った。従来の石英基板からイットリア安定化ジルコニア基板へと基材を見直し、反射層として金、p型半導体として酸化ニッケル、n型半導体としてチタン酸ストロンチウムを用いてナノ共振器を構築することで、格子整合由来と思われる結晶配向性の高いナノ共振器構造の作製に成功した。しかし、共振器型のプラズモン太陽電池では半導体の整流性に課題が残っている。一方、pn接合界面の空乏層がプラズモン誘起電荷分離と密接に関係していることをこれまでに明らかにしており、この知見を活かして半導体のキャリア密度を制御することで半導体の整流性も改善可能であると考えている。現状では近赤外域で発電する透明太陽電池の構築は未達成であるが、金ナノ微粒子を増大させることでプラズモン共鳴帯の長波長化は対応可能であり、ナノ共振器の反射膜を近赤外光を反射する透明材料に置き換えることで、近赤外域でプラズモンモードと共振器モードの強結合を用いた高効率な光電変換応用へと繋がるものと考えている。また、本研究を進める中で、n型半導体の酸化チタンのキャリア移動度を極端に低下させると、照射波長により観測される光電流の極性が変わることも見出し、論文として発表した。このような光スイッチング現象は、様々なナノフォトニクスデバイスへの応用が期待できる。

由于检查了血浆模式的强组合和谐振器模式，因此产生一种可以轻轻吸收在宽带中的纳米谐振结构的方法。继续与传统的石英底物到Dirconia底物的常规石英底物一致，将黄金作为反射层，氧化镍作为P型半导体，而Nanicon谐振器则使用Strontium titanate作为n -type半导体产生。高度晶体的纳米谐振器结构。但是，在谐解-Type等离子体太阳能电池中，半导体的校准存在一个问题。另一方面，已经澄清的是，PN连接界面的空层与等离子诱导的电荷分离密切相关，并通过控制半导体载体密度来改善半导体整流。 。目前，尚未实现透明的太阳能电池的构建，该太阳能电池尚未实现，但是通过增加金纳米细颗粒的量，可以延长等离激元的谐振区域的长度 - 纳米谐振器的反射器接近红色。 。在这项研究中，发现通过辐射波长观察到的光电流的极性会改变N型半导体中氧化钛的水平。这种光学切换现象可以预计将应用于各种纳米光子设备。

项目成果

High light-absorbing plasmonic solar cells using localized surface plasmon and cavity of bilayer thin film

利用局域表面等离子体和双层薄膜空腔的高光吸收等离子体太阳能电池

• 发表时间: 2017
• 作者: Keisuke Nakamura;Tomoya Oshikiri;Kosei Ueno;Hiroaki Misawa
• 通讯作者: Hiroaki Misawa

局在プラズモンとマイクロキャビティとのカップリングを用いた高光吸収プラズモン太陽電池の構築

利用局域等离子体激元与微腔耦合构建高光吸收等离子体太阳能电池

• 发表时间: 2017
• 作者: 中村 圭佑;押切 友也;石 旭;上野 貢生;三澤 弘明
• 通讯作者: 三澤 弘明

Plasmon-Assisted Polarity Switching of a Photoelectric Conversion Device by UV and Visible Light Irradiation

• DOI: 10.1021/acs.jpcc.8b01198
• 发表时间: 2018-06-28
• 期刊: JOURNAL OF PHYSICAL CHEMISTRY C
• 影响因子: 3.7
• 作者: Nakamura, Keisuke;Oshikiri, Tomoya;Misawa, Hiroaki
• 通讯作者: Misawa, Hiroaki