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可視光励起電子分光デバイスを用いた量子構造太陽電池の開発

  • 未来材料・システム研究所

教授 宇治原 徹[うじはら とおる]

http://www.numse.nagoya-u.ac.jp/ujihara/

シーズの概要

第三世代太陽電池として期待されている量子構造太陽電池。量子構造によるマルチバンド構造や 長寿命と予測されているホットキャリアを利用することで70%以上の高効率が実現できると予想されています。 しかし、実際の結晶成長を考えた場合、量子構造のサイズや周期性がどこまで精密に制御して形成できるか、が大きな課題になってきます。 我々は、UPSや新たに開発したVPS(可視光励起光電子分光)を利用して、量子構造におけるバンド構造やキャリアの挙動を実測することで、 理想的な物性を持つ量子構造を実現し、量子構造太陽電池を現実のものとするための研究を行なっています。

この研究の新規性・独創性

太陽電池においては、光によって生成された電子などのキャリアが、材料中でなるべく消滅しないようにする必要があります。 量子構造太陽電池では、さらに、どのようなエネルギーをもって、材料中を移動するか、についても制御する必要があります。 しかし、現在、材料中のキャリアがどのようなエネルギーを持ちながら、またどのようにエネルギーを失いながら移動するかは、はっきりわかっていません。 我々は、可視光励起光電子分光(VPS)という新たな装置を開発し、その測定に挑んでいます。この方法は、太陽電池表面にNEAという「魔法の表面状態」を作り出すことで、 太陽電池中の電子を真空中に直接放出させることで、初めて実現されます。