量子ドット超格子における電場増強効果を利用したホットキャリア型太陽電池

利用量子点超晶格电场增强效应的热载流子太阳能电池

• 批准号: 22K04183
• 负责人: 原田 幸弘
• 金额: $ 2.75万
• 依托单位: Kobe University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K04183/
• 关键词: 局在表面プラズモン共鳴; InAs/GaAs量子ドット; ホットキャリア; 太陽電池; 量子ドット超格子; ホットキャリア型太陽電池

本研究では、InAs/GaAs量子ドット超格子を内包する太陽電池において、局在表面プラズモン共鳴を利用した高効率なホットキャリア電流取り出しを実現し、単接合型太陽電池の変換効率限界を突破する、ホットキャリア型太陽電池の学理構築と高効率化技術の開発を目的とする。2022年度は、屈折率の電子の擬Fermi準位依存性を考慮して、InAs/GaAs量子ドットにおける在表面プラズモン共鳴による光電場増強効果に関する研究を遂行した。具体的な研究成果は以下の通りである。○電子の擬Fermi準位の上昇に伴って、InAs/GaAs量子ドットにおける光電場増強の共鳴波長が近・中赤外波長域において短波長側へシフトすることを、有限要素法をベースとした光電磁場解析によって明らかにした。また、同一の電子の擬Fermi準位において、半楕円体状InAs/GaAs量子ドットでは同体積の球状InAs/GaAs量子ドットよりも長波長側で局在表面プラズモン共鳴が発現することを明らかにした。○半楕円体状InAs/GaAs量子ドットでは、対称性の低下によって複数の波長において局在表面プラズモン共鳴が発現することを明らかにした。局在表面プラズモン共鳴の共鳴波長を太陽光に含まれる波長域に制御することによってバンド内遷移による光吸収量を増大させることが可能となるため、Stranski-Krastanov成長モードによって作製されるInAs/GaAs量子ドットは、球状量子ドットよりも幅広い波長域で電場増強効果を利用できると期待できる。

这项研究旨在开发一种热载体太阳能电池理论，并开发一种技术，该技术在涵盖包含INAS/GAAS量子点超级峰值的太阳能电池中使用局部表面等离子体电池中提取热载流子电流。在2022财年，我们对INAS/GAAS量子点中基于表面的等离子体共振的光电场增强作用进行了研究，并考虑了折射率中电子的伪fermi水平依赖性。具体的研究结果如下：○基于有限元方法的光电场分析表明，随着电子的伪效率水平的增加，INAS/GAAS量子点中光电场的共振波长朝着近乎和中型波长范围内的短波长侧移动。此外，据揭示了局部的表面等离子体共振发生在较长波长侧的半层状INAS/GAAS量子点的相同电子的伪fermi水平上，而不是在相同体积的球体INAS/GAAS量子点中。 ○我们已经揭示了由于半层状INAS/GAAS量子点的对称性降低，在多个波长下表达了局部表面等离子体共振。通过控制局部表面等离子体共振的共振波长与阳光中包含的波长范围，可以增加由于内型过渡的光吸收量，因此可以预期，INAS/GAAS量子点可以由stranski-krastanov生长模式产生的量化量的量化量与散布范围相比，可以在wive weavel中效应。

项目成果

Intraband Absorptivity in Two-Step Photon Up-Conversion Solar Cells

两步光子上转换太阳能电池的带内吸收率

• 发表时间: 2022
• 作者: Y. Harada;K. Kusaki;S. Asahi;and T. Kita
• 通讯作者: and T. Kita

ドープされたInAs/GaAs量子ドットにおける局在表面プラズモン共鳴による電場増強効果

掺杂 InAs/GaAs 量子点中局域表面等离子体共振的电场增强效应

• 发表时间: 2023
• 作者: 川上瑞人;原田幸弘;朝日重雄;喜多隆
• 通讯作者: 喜多隆

Intraband Transition in Two-Step Photon Up-Conversion Solar Cells

两步光子上转换太阳能电池中的带内跃迁

• 发表时间: 2022
• 作者: Y. Harada;S. Asahi;and T. Kita
• 通讯作者: and T. Kita