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論文

Analysis for radiation-resistance of InGaP and GaAs sub-cells for InGaP/GaAs/Ge 3-junction solar cells

山口 真史*; Ekins-Daukes, N. J.*; Lee, H. S.*; 住田 泰史*; 今泉 充*; 高本 達也*; 安居院 高明*; 兼岩 実*; 上村 邦夫*; 大島 武; et al.

Proceedings of 2006 IEEE 4th World Conference on Photovoltaic Energy Conversion (WCPEC-4) (CD-ROM), p.1789 - 1792, 2006/05

宇宙用InGaP/GaAs/Ge三接合(3J)太陽電池の耐放射線性強化技術開発の一環として、InGaP及びGaAsサブセルの陽子線(30及び200keV)照射効果を調べた。InGaP太陽電池はGaAs基板上に、GaAs太陽電池はGe基板上に有機金属化学気相成長法(MOCVD)により作製し、ベース層のキャリア濃度を変化させ耐放射線性との関係を調べた。その結果、InGaP, GaAs太陽電池ともに、ベースのキャリア濃度が高いほど発電特性の劣化が大きいことが明らかとなった。分光感度測定を行ったところ、ベースのキャリア濃度が高い太陽電池はキャリア濃度の低い太陽電池に比べ、長波長側の量子効率の低下が顕著であり、それにより発電特性の劣化が大きくなることが判明した。さらに、キャリア連続の方程式を用いて分光感度劣化のシミュレーションを行ったところ、拡散長及びベースのキャリア濃度の低下を考慮することで実験結果が再現でき、劣化の主要因が特定できた。

論文

Deep-level defects introduced by 1 MeV electron radiation in AlInGaP for multijunction space solar cells

Lee, H. S.*; 山口 真史*; Ekins-Daukes, N. J.*; Khan, A.*; 高本 達也*; 安居院 高明*; 上村 邦夫*; 兼岩 実*; 今泉 充*; 大島 武; et al.

Journal of Applied Physics, 98(9), p.093701_1 - 093701_4, 2005/11

 被引用回数:10 パーセンタイル:59.9(Physics, Applied)

変換効率30%以上を有する新型宇宙用三接合太陽電池のトップセルとして期待されているAlInGaP半導体へ1MeV電子線照射を行い、キャリア(正孔)濃度の変化及び深い準位の欠陥の発生を調べた。ホール測定により基板の正孔濃度を調べた結果、電子線照射量の増加とともに減少すること、キャリア減少率が1/cmであることが見いだされた。このキャリア減少率は、現在多接合太陽電池のトップセルとして用いられているInGaPの2$$sim$$10/cmに比べ小さい値であり、耐放射線性に優れていることが明らかになった。また、450Kまでの深部準位(DLTS)測定を行うことで、照射によりH1, H2の二つの正孔トラップとE1, E2, E3という三つの電子トラップが発生することを見いだし、これらのトラップの温度依存性を解析することでH1がE$$_{V}$$+0.50V、H2がE$$_{V}$$+0.90V、E2がE$$_{C}$$-0.70V、E3がE$$_{C}$$-0.70Vのエネルギー準位に存在することを決定した。さらにH1及びH2の導入率を見積もったところ0.39/cmであり、キャリア減少率の1/cmとは直接対応しないことが判明し、正孔濃度減少の起源はH1やH2の生成とは関係が薄いことが示唆された。電流注入による劣化の回復減量を調べるために照射後試料に100mA/cm$$^{2}$$の電流注入を行った。その結果、H2トラップが注入時間の増加とともに減少することが見いだされ、電流注入温度とH2減少量の関係からアニーリング活性化エネルギーを見積もったところ0.60eVが決定できた。

論文

Defect observation of AlInGaP irradiated with 30 keV protons for multi-junction space solar cells

Lee, H. S.*; Ekins-Daukes, N. J.*; 佐々木 拓生*; 山口 真史*; Khan, A.*; 高本 達也*; 安居院 高明*; 上村 邦夫*; 兼岩 実*; 今泉 充*; et al.

Proceedings of 31st IEEE Photovoltaic Specialists Conference and Exhibition (PVSC-31), p.556 - 558, 2005/00

AlInGaP太陽電池及びダイオードへ30keV陽子線を照射し、太陽電池特性の変化及び発生欠陥を観察した。DLTS法を用い、欠陥を調べたところ正孔捕獲中心としてHP1(E$$_{V}$$+1.57eV)とHP2(E$$_{V}$$+1.19eV)を、電子捕獲中心としてEP1(E$$_{C}$$-0.54eV)とEP2(E$$_{C}$$-0.71eV)を新たに見いだした。太陽電池特性の変化を調べた結果、1$$times$$10$$^{10}$$/cm$$^{2}$$照射によりフィルファクターの劣化が大きくなることで最大電力が急激に減少することがわかった。また、この線量域では、基板の多数キャリアの減少により短絡電流が若干上昇した後、急落する現象も観察された。InGaP太陽電池とAlInGaP太陽電池の特性劣化を比較したところ、AlInGaPの方が耐放射線性に優れており、宇宙応用に適していることが示唆された。

論文

Native and radiation induced defects in lattice mismatched InGaAs and InGaP

Ekins-Daukes, N. J.*; 新船 幸二*; Lee, H. S.*; 佐々木 拓生*; 山口 真史*; Khan, A.*; 高本 達也*; 安居院 高明*; 上村 邦夫*; 兼岩 実*; et al.

Proceedings of 31st IEEE Photovoltaic Specialists Conference and Exhibition (PVSC-31), p.683 - 686, 2005/00

GaAs基板上に作製した格子不整合In$$_{0.16}$$GaAs及びIn$$_{0.56}$$Ga$$_{0.44}$$P太陽電池中の真性及び照射欠陥をDLTS法により調べた。In$$_{0.16}$$GaAs作製後に300$$^{circ}$$Cから800$$^{circ}$$Cでの熱処理を繰り返す熱サイクル処理(TCA)により真性欠陥準位であるH1中心及びE3中心が減少し、太陽電池特性が向上することが見いだされた。また、これらの太陽電池に1MeV電子線を照射し、発生する欠陥を調べたところ、照射量の増加とともにE1, E2, H1, H2中心が増加することが明らかとなった。

論文

Carrier removal and defect generation in lattice-mismatched InGaP under 1 MeV electron irradiation

Ekins-Daukes, N. J.*; Lee, H. S.*; 佐々木 拓生*; 山口 真史*; Khan, A.*; 高本 達也*; 安居院 高明*; 上村 邦夫*; 兼岩 実*; 今泉 充*; et al.

Proceedings of 6th International Workshop on Radiation Effects on Semiconductor Devices for Space Application (RASEDA-6), p.87 - 91, 2004/10

高効率太陽電池への応用が期待される格子不整合系InGaP太陽電池(In$$_{0.56}$$Ga$$_{0.44}$$P)へ1MeV電子線を照射し太陽電池特性の変化を調べた。その結果、3$$times$$10$$^{15}$$/cm$$^{2}$$程度の照射により、一時的に短絡電流が増加するという特異な振る舞いが観測された。この原因を調べるため分光感度特性を調べたところ、長波長側での光吸収が増加することが明らかとなった。さらに、キャリア濃度を調べた結果、キャリア減少率が1.3/cmであると見積もられた。このことより、3$$times$$10$$^{15}$$/cm$$^{2}$$程度の照射により太陽電池基板の多数キャリアが減少し、その結果、一時的な空乏層長の伸長が生じ、より深部(長波長の光により発生した)のキャリアが収集されて、短絡電流が一時的に増加しすると結論づけられた。

論文

Carrier removal in lattice-mismatched InGaP solar cells under 1-MeV-electron irradiation

Ekins-Daukes, N. J.*; Lee, H. S.*; 佐々木 拓生*; 山口 真史*; Khan, A.*; 高本 達也*; 安居院 高明*; 上村 邦夫*; 兼岩 実*; 今泉 充*; et al.

Applied Physics Letters, 85(13), p.2511 - 2513, 2004/09

 被引用回数:10 パーセンタイル:58.03(Physics, Applied)

1MeV電子線照射による格子不整合In$$_{0.56}$$Ga$$_{0.44}$$P太陽電池の多数キャリア減少効果を調べた。基板のキャリア濃度が1$$times$$10$$^{17}$$/cm$$^{3}$$の場合のキャリア減少率は格子整合InGaP太陽電池と同様の1.3/cmであった。また、3$$times$$10$$^{15}$$/cm$$^{2}$$照射により短絡電流が一時的に増加する現象が観測された。キャリア濃度の減少を考慮し考察を行った結果、キャリア濃度現象により一時的に空乏層が伸長し、その結果としてより深部で発生したキャリアが発電に寄与するためと帰結できた。

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