Measurement of ion beam induced current in quantum dot solar cells

量子ドット太陽電池のイオンビーム誘起電流の測定

中村 徹哉*; 今泉 充*; 佐藤 真一郎; 菅谷 武芳*; 望月 透*; 岡野 好伸*; 大島 武

Nakamura, Tetsuya*; Imaizumi, Mitsuru*; Sato, Shinichiro; Sugaya, Takeyoshi*; Mochizuki, Toru*; Okano, Yoshinobu*; Oshima, Takeshi

量子ドット太陽電池の放射線劣化メカニズムの解明を目指し、ガリウムひ素(GaAs)半導体中に量子ドットを含むi層を導入したpin太陽電池の放射線照射効果に関する研究を推進している。これまでに、量子ドット太陽電池は放射線照射により曲線因子(FF)が大きく劣化することを報告しているが、今回は、そのメカニズムを明らかにするために、低エネルギー陽子線照射によって生成する電流(イオンビーム誘起電流: IBIC)を測定し、空乏化している量子ドット層内での少数キャリアの振る舞いを調べた。陽子線のエネルギーは量子ドット層に損傷が導入されるような条件とし、結晶損傷が蓄積されることで生成電流がどのように減少していくかを観察した。その結果、陽子線照射によって量子ドット層内に蓄積した欠陥に起因するキャリア収集効率の低下がFF劣化の主要因であることが明らかとなった。

The radiation effect on GaAs p-i-n solar cells with quantum dot (QD) in the i-layer was investigated. In a previous work, we particularly noted the degradation of fill-factor (FF) for the QD cells. In this work, to clarify the reason of the FF degradation in QD cells, generation current due to low-energy proton irradiation, which we call ion beam induced current (IBIC), was observed to characterize behavior of the generated minority carrier by the protons in the depletion region where QDs are located. The energy of protons was adjusted to damage the depletion region, and decrease of generation current was measured during the proton irradiation. The results suggest that the serious degradation of FF is caused by a decrease of the carrier collection efficiency in the depletion region due to proton damage.