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論文

Impact of nanostructures and radiation environment on defect levels in III-V solar cells

Hubbard, S.*; 佐藤 真一郎; Schmieder, K.*; Strong, W.*; Forbes, D.*; Bailey, C. G.*; Hoheisel, R.*; Walters, R. J.*

Proceedings of 40th IEEE Photovoltaic Specialists Conference (PVSC-40) (CD-ROM), p.1045 - 1050, 2014/06

量子ドット(QD)を含むガリウム砒素(GaAs)pn接合ダイオードとQDを含まないpnダイオードに対する、1MeV電子線及び140keV陽子線照射の影響を欠陥準位評価(DLTS)法によって評価した。照射前のQDダイオードからはEc$$-$$0.75eVの欠陥準位が観測され、電子線照射後はそれに加えて、GaAsにおいてよく見られるE3, E4トラップと思われる準位が観測された。QDを含まないGaAsダイオードと比較すると、点欠陥起因のE3のトラップ密度は低く、複合欠陥起因のE4トラップ密度は高くなる傾向にあることが分かった。同様に、陽子線照射後はPR1, PR2, PR4'トラップが観測された。QDを含まないGaAsダイオードの結果と比較すると、PR4'のトラップ密度は低く、PR2については有意な差が見られないことが分かった。これらの結果から、QD層が点欠陥の生成を抑制し、逆に複合欠陥を生成しやすくする可能性があると結論付けられる。

論文

Effect of irradiation on gallium arsenide solar cells with multi quantum well structures

Maximenko, S.*; Lumb, M.*; Hoheisel, R.*; Gonz$'a$lez, M.*; Scheiman, D.*; Messenger, S.*; Tibbits, T. N. D.*; 今泉 充*; 大島 武; 佐藤 真一郎; et al.

Proceedings of 40th IEEE Photovoltaic Specialists Conference (PVSC-40) (CD-ROM), p.2144 - 2148, 2014/06

多重量子井戸(MQW)構造を持つガリウム砒素(GaAs)太陽電池の放射線応答を明らかにするため、電子線および陽子線を照射し、電子線誘起電流(EBIC)測定および、容量・電圧(CV)測定を用いて複合的に解析した。MQW層の電子輸送特性をEBICによって調べ、2次元拡散モデルを用いて解析したところ、照射によりMQW層における電界強度分布が不均一化することが明らかとなった。また、CV測定の結果から、はじき出し損傷量が1$$times10^{-8}$$MeV/g以下の領域でMQW層の伝導型が弱いn型からp型へ変化している可能性が見出された。この結果は、EBICの測定結果から得られる電界強度の変化と一致しており、MQW層における特有の劣化現象である可能性が示唆された。

論文

Quantum-well solar cells for space; The Impact of carrier removal on end-of-life device performance

Hoheisel, R.*; Gonz$'a$lez, M.*; Lumb, M.*; Scheiman, D.*; Messenger, S. R.*; Bailey, C. G.*; Lorentzen, J.*; Tibbits, T. N. D.*; 今泉 充*; 大島 武; et al.

IEEE Journal of Photovoltaics, 4(1), p.253 - 259, 2014/01

 被引用回数:8 パーセンタイル:53.77(Energy & Fuels)

現在宇宙用太陽電池の主流となっているIII-V族半導体多接合太陽電池の更なる高効率化および耐放射線性向上のために、多重量子井戸(MQW)構造の導入が試みられているが、その放射線劣化メカニズムについては明らかにされていない。本研究では、MQW構造を有する太陽電池の放射線照射効果について、実験およびシミュレーションを行った。一般的に、太陽電池の放射線劣化の主因は少数キャリア寿命の減少とキャリア枯渇効果であるが、MQW構造を持つデバイスにおいては、キャリア枯渇効果が通常よりも劣化に強く影響することが明らかとなった。また、放射線照射量の増加に伴い、MQW層の伝導型変化が起こり、MQW層が位置するエミッタ・ベース間の電界強度を狭窄させることが分かった。

論文

Radiation study in quantum well III-V multi-junction solar cells

Gonz$'a$lez, M.*; Hoheisel, R.*; Lumb, M.*; Scheiman, D.*; Bailey, C. G.*; Lorentzen, J.*; Maximenko, S.*; Messenger, S. R.*; Jenkins, P. P.*; Tibbits, T. N. D.*; et al.

Proceedings of 39th IEEE Photovoltaic Specialists Conference (PVSC-39) (CD-ROM), p.3233 - 3236, 2013/06

多重量子井戸(MQW)構造をもつInGa$$_{0.51}$$P/MQW-In$$_{0.01}$$Ga$$_{0.99}$$As/Ge三接合太陽電池と、その構成サブセルについて1MeV電子線と3MeV陽子線照射による放射線耐性評価を行った。発電特性評価に加え、電流・電圧特性、外部量子効率測定、エレクトルミネッセンス測定を行い、特性劣化の詳細を明らかにした。その結果、ミドルセル(MQW-In$$_{0.01}$$Ga$$_{0.99}$$As)の劣化が顕著であり、これが三接合太陽電池全体の劣化特性を支配していることから、MQW構造のさらなる改善が必要であることが明らかとなった。

口頭

Quantum well solar cells for space; The Impact of carrier removal on end-of-life device performance

Hoheisel, R.*; Gonz$'a$lez, M.*; Lumb, M.*; Scheiman, D.*; Messenger, S. R.*; Bailey, C. G.*; Lorentzen, J.*; Tibbits, T. N. D.*; 今泉 充*; 大島 武; et al.

no journal, , 

多重量子井戸構造(MQW)を含む多接合太陽電池の放射線照射効果について詳細に調べた。太陽電池の放射線照射による特性劣化は、まず少数キャリア寿命の減少によって引き起こされるが、MQWではキャリア枯渇効果をさらに考慮する必要があることを明らかにした。また、MQWを含む領域は放射線照射によるキャリア枯渇効果によって擬似的に真性状態になるだけでなく、さらにn型もしくはp型へと転換することがわかった。これによって、MQWが位置するエミッタとベースの間の電界強度を低下し太陽電池特性の劣化が引き起こされるが、本稿ではこれを改善するデバイス設計について提案する。

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