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March 15, 2012

量子ドット型太陽電池

【応物学会プレビュー】非集光の量子ドット型太陽電池でセル変換効率18.7%、東大とシャープが最高値を更新

東京大学 ナノ量子情報エレクトロニクス研究機構の荒川泰彦氏(同機構長 兼 生産技術研究所 教授)および田辺克明氏(同機構 特任准教授)らはシャープと共同で、非集光時に18.7%、2倍集光下で19.4%のセル変換効率を備える量子ドット型太陽電池を開発した。非集光時の18.7%というセル変換効率は「量子ドット型太陽電池として業界最高」(荒川氏)とする。従来の最高値は、ロシアRussian Academy of Sciencesのグループによる18.3%だった。

東京大学とシャープが開発した量子ドット型太陽電池は、量子ドットを3次元的に並べた超格子構造を作製し、赤外光を吸収するミニバンド(中間バンド)を形成して変換効率を高める「中間バンド方式」。荒川氏らのグループが2011年に行った試算によれば、中間バンドを4個以上設けることにより、理論的なセル変換効率を80%近くにまで高められるという。

 今回は、GaAs基板上にInGaAs/GaAs系の量子ドット層を5層積層した構造を、MOCVD(有機金属気相成長法)で作製した。高いセル変換効率を得られた理由は大きく二つあるという。第1に、量子ドットのサイズなどを最適に制御することにより、電子をトラップして変換効率を低下させるエネルギー準位が形成されるのを防いだ。第2に、セル表面に設ける光の反射防止膜(MgF2/ZnS膜)の設計を最適化した。


5層ってのがすごいんですかね。

Quatundot01

Quatundot02

太陽電池もいろいろやってますが、なかなか決定打が出ないですね。

量子ドットってこういうやつかな。

【特許番号】特許第4817255号(P4817255)
【登録日】平成23年9月9日(2011.9.9)
【発明の名称】光半導体素子及びその製造方法
【出願日】平成18年12月14日(2006.12.14)
【公開番号】特開2008-153260(P2008-153260A)
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】(出願人による申告)平成18年度、文部科学省、科学技術試験研究委託費 光・デバイス技術の開発、産業再生法第30条の適用を受ける特許出願 平成18年度、新エネルギー・産業技術総合開発機構、「フォトニックネットワーク技術の開発事業」委託研究、産業再生法第30条の適用を受ける特許出願
【特許権者】富士通株式会社
【特許権者】国立大学法人 東京大学
【発明者】
【氏名】羽鳥 伸明 国立大学法人東京大学内
【氏名】山本 剛之 富士通株式会社内
【氏名】荒川 泰彦 国立大学法人東京大学内

【0030】
図2Aに示すように、半導体基板15の表面に、行列状に配置されたチップ領域30が画定されている。図2Aでは、チップ領域30の境界線を破線で示しているが、この境界線は仮想的なものであり、半導体基板15の表面に境界線が形成されているわけではない。1つのチップ領域30内に、1つの光半導体素子が形成される。後に形成される回折格子は、チップ領域30内の行方向(図2Aにおいて横方向)に関して周期構造を持つ。同一行に配置された複数のチップ領域内の回折格子は、列方向に関して同じ位置に配置され、同一列に配置された複数のチップ領域内の回折格子は、行方向に関して同じ位置に配置される。回折格子パターンの端部から、チップ領域30の外周線までの距離は、図1A及び図1Bに示した低屈折率領域26の長さLBと、間隔LCとの合計値にほぼ等しい。すなわち、行方向に隣り合う2つの回折格子パターンは、LB+LCの2倍の間隔だけ隔てられている。
【0031】
マスク層21をエッチングマスクとして、コンタクト層20及び上側クラッド層19を、活性層18の上面まで、または上側クラッド層19の途中までエッチングする。このエッチングには、例えば塩素系ガスを用いたドライエッチングが採用される。

4817255


適用技術は違いますがこんな感じですな_φ( ̄ー ̄ )。

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