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島崎 一紀*; 小林 祐希*; 高橋 眞人*; 今泉 充*; 村島 未生*; 高橋 優*; 豊田 裕之*; 久木田 明夫*; 大島 武; 佐藤 真一郎; et al.
Proceedings of 40th IEEE Photovoltaic Specialists Conference (PVSC-40) (CD-ROM), p.2149 - 2154, 2014/06
ガラス型スペースソーラーシート(G-SSS)はインジウムガリウムリン(InGaP)とガリウム砒素(GaAs)によって構成される2接合太陽電池と、さらにゲルマニウム層を含むInGaP/GaAs/Ge 3接合太陽電池のふたつの太陽電池からなり、厚さが0.5mm以下の軽量太陽電池シートである。G-SSSは小型科学人工衛星「ひさき」(SPRINT-A)に搭載され、2013年9月14日に打ち上げられた。運用期間中に得られたデータからG-SSSは正常に動作していることが確認でき、本プロジェクトはIII-V族多接合薄膜太陽電池を用いたG-SSSの世界初実証実験となった。G-SSSの太陽電池は、高崎量子応用研究所での放射線照射試験等、様々な地上試験から予測されていた通りの優れた性能を示しており、新型軽量ソーラーパドルの実用化に貢献する成果を得た。
佐藤 真一郎; 齋 均*; 大島 武; 今泉 充*; 島崎 一紀*; 近藤 道雄*
Progress in Photovoltaics; Research and Applications, 21(7), p.1499 - 1506, 2013/11
被引用回数：7 パーセンタイル：28.02(Energy & Fuels)室温及び高温(60
C)での水素化アモルファスシリコン太陽電池の陽子線照射劣化挙動を調べた。照射前後の電気特性を比較したところ、高温照射での劣化は室温照射よりも優位に小さくなることがわかった。また、室温でもすべての電気特性パラメータ(短絡電流,開放電圧,最大出力,曲線因子)が回復することがわかった。熱回復が指数関数的に起こると仮定して短絡電流の特性時間を求めると、高温ほど特性時間が大きく、特性の回復が温度に起因しているが、室温から60Cの範囲でさえその差が有意に現れることが明らかとなった。これは、従来の三接合太陽電池などと比較して温度の影響がはるかに大きいということを意味しており、水素化アモルファスシリコン太陽電池の照射実験においては照射中温度や照射後の経過時間をかなり厳密にコントロールする必要があるといえる。
佐藤 真一郎; 齋 均*; 大島 武; 今泉 充*; 島崎 一紀*; 近藤 道雄*
Journal of Non-Crystalline Solids, 358(17), p.2039 - 2043, 2012/09
被引用回数：6 パーセンタイル：32.31(Materials Science, Ceramics)非ドープ, n型, p型水素化アモルファスシリコン(a-Si:H)薄膜に陽子線照射した時の光伝導度及び暗伝導度の変化について系統的に調べた。非ドープa-Si:Hは照射とともに一旦光伝導度や暗伝導度は上昇したが、さらに照射を続けると減少に転じた。ただしこの伝導度の上昇は準安定なものであり、時間とともに減衰してくことも明らかとなった。同様の結果がn型a-Si:Hに対しても得られたが、p型a-Si:Hについては単調な減少が観察された。非ドープ及びn型a-Si:Hにおいて観察される光伝導度及び暗伝導度の上昇はドナー中心の生成に起因していること、また高照射量域で見られる減少は、照射欠陥によって作られる深い準位のキャリア捕獲中心やキャリア補償効果に起因していることが明らかとなった。
佐藤 真一郎; 齋 均*; 大島 武; 今泉 充*; 島崎 一紀*; 近藤 道雄*
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 286, p.29 - 34, 2012/09
被引用回数：8 パーセンタイル：48.08(Instruments & Instrumentation)水素化アモルファスシリコンは耐放射線性光デバイス材料の候補として期待されているが、照射効果については明らかになっていない点が多い。デバイスグレード水素化アモルファスシリコン薄膜に10MeV陽子線を照射しながら暗状態でその間の電気伝導度を測定したところ、照射量の増大に伴って電気伝導度が劇的に上昇した。しかし、
/cm
を超えたあたりから電気伝導度は減少し始め、高照射量域では一定値となった。光照射を行いながら同様の実験を行ったところ、ほぼ同様の傾向を示したが、両者の電気伝導度の比を取ると、電気伝導度が最大になる付近でほぼ1になることがわかった。通常、光照射下では光励起によるキャリアが電気伝導を担うため、暗状態よりも高い電気伝導度を示すが、それが起こらなかったということは励起されたキャリアが電気伝導の主因にはなっていないということであり、ドナー中心が一時的に生成していることを意味する。照射直後の熱起電力測定の結果からも同様の結論を示唆する結果が得られた。さらに、
/cm以上の高照射量域ではドナー中心が消失しているために電気伝導度の減少が見られることも判明した。
佐藤 真一郎; 齋 均*; 大島 武; 今泉 充*; 島崎 一紀*; 近藤 道雄*
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 285, p.107 - 111, 2012/08
被引用回数：6 パーセンタイル：38.84(Instruments & Instrumentation)Dark conductivity (DC), photoconductivity (PC), and Seebeck coefficient variations of undoped hydrogenated amorphous silicon semiconductors irradiated with protons and Si ions were investigated in this study. Both the DC and PC values showed nonmonotonic variations with increasing a fluence in the case of proton irradiation, whereas the monotonic decreases were observed in the case of Si ion irradiation. The Seebeck coefficient variation due to proton irradiation was investigated and the results showed that the increase in DC and PC in the low fluence regime was caused by donor-center generation. It was also shown by analyzing the proton energy dependence and the energy deposition process that the donor-center generation was based on the electronic excitation effect. On the other hand, the decrease in DC and PC in the high fluence regime was attributed to the carrier removal effect and the carrier lifetime decrease due to the accumulation of dangling bonds, respectively. The dangling bond generation due to ion irradiation was mainly caused by the displacement damage effect and therefore it was different from the generation process in the light-induced degradation.
森岡 千晴*; 島崎 一紀*; 川北 史朗*; 今泉 充*; 山口 洋司*; 高本 達也*; 佐藤 真一郎; 大島 武; 中村 揚介*; 平子 敬一*; et al.
Progress in Photovoltaics; Research and Applications, 19(7), p.825 - 833, 2011/11
被引用回数：27 パーセンタイル：69.04(Energy & Fuels)The electrical performances of InGaP/GaAs dual-junction solar cells and CIGS solar cells in space have been demonstrated by JAXA's small satellite which flew in a low-earth orbit since January 2009. This flight demonstration is the first experiment for a thin-film III-V multi-junction solar cell in the world. Thin-film solar cells were laminated using transparent polymer film in place of conventional coverglass for protection of solar cell's surface. The film-laminated cells were observed for short-circuit current degradation. The ground tests indicated that the cause of the degradation was attributed to the film coloring by obliquely incident UV rays, not to space radiations (protons and electrons). This is because the lamination film has UV-reflective multilayer coating on its surface. The flight data and the predicted results were in reasonable agreement with each other. Thus, we could verify the validity of the ground tests and prediction methodology for film-laminated solar cell in this study.
佐藤 真一郎; 齋 均*; 大島 武; 今泉 充*; 島崎 一紀*; 近藤 道雄*
Applied Physics Express, 4(6), p.061401_1 - 061401_3, 2011/06
被引用回数：9 パーセンタイル：35.56(Physics, Applied)非ドープ水素化アモルファスシリコン半導体の高エネルギー陽子線照射によるゼーベック係数の変化について調べた。3.0MeV陽子線を3.1
10
から5.010
/cm照射すると負のゼーベック係数を示したが、5.310
/cm以上照射するとゼーベック効果が現れなかった。この結果は伝導電子を発生させるドナー型の欠陥中心が低フルエンスの領域において生成するが、このドナー型の欠陥中心は高フルエンス領域では消失するか、あるいは他に発生する照射欠陥によって補償されてしまうことを示唆している。また、これらの現象は時間とともに減衰することから、ドナー型の欠陥中心は一時的にしか生成しない不安定なものであるといえる。
佐藤 真一郎; 齋 均*; 大島 武; 今泉 充*; 島崎 一紀*; 近藤 道雄*
Proceedings of 37th IEEE Photovoltaic Specialists Conference (PVSC-37) (CD-ROM), p.001615 - 001619, 2011/06
Radiation degradation behavior of electrical properties of single junction hydrogenated amorphous silicon (a-Si:H) solar cells is investigated in this study. The samples were irradiated with 1 MeV electrons and 10 MeV protons, and their current-voltage characteristics were measured in-situ in the irradiation chamber. As a result, superior radiation tolerance of a-Si:H solar cell compared to crystalline silicon space solar cell was demonstrated. Besides, it was clearly shown that radiation degradation of all the cell parameters; short-circuit current, open-circuit voltage and fill factor were substantially suppressed by elevated temperature during irradiation. The thermal recovery after the irradiation was also observed even at room temperature.
佐藤 真一郎; 齋 均*; 大島 武; 今泉 充*; 島崎 一紀*; 近藤 道雄*
Proceedings of 9th International Workshop on Radiation Effects on Semiconductor Devices for Space Applications (RASEDA-9), p.183 - 186, 2010/10
In this paper, we present in-situ measurement results of the conductivity variations of hydrogenated amorphous silicon thin films during and after 10 MeV proton irradiations. The results showed that the conductivities drastically increased at first and turned into decrease with further irradiation. On the other hand, the photosensitivity had a minimum value at around a maximum value of the conductivity. This fact indicates that the conductive carriers generated by light illumination are not dominant to the electric conduction in this regime, and thus the extremely high conductivity cannot be explained by a general interpretation of radiation induced conductivity.
佐藤 真一郎; 齋 均*; 大島 武; 今泉 充*; 島崎 一紀*; 近藤 道雄*
Journal of Non-Crystalline Solids, 356(41-42), p.2114 - 2119, 2010/09
被引用回数：13 パーセンタイル：54.24(Materials Science, Ceramics)デバイスグレードの水素化アモルファスシリコン薄膜の、0.1, 1.0, 10MeV陽子線照射による光伝導度及び暗伝導度の変化を調べたところ、いずれの陽子線においても、照射とともに光伝導度は一旦上昇し、その後減少へと転じた。この結果は、光伝導度の変化がはじき出し損傷の蓄積によって起こるものではないことを示唆している。また、10MeV陽子線照射に伴う光伝導度の温度依存性の変化について調べたところ、光伝導度の上昇は、熱的に安定な成分と不安定な成分の2つからなることが判明した。このうち、熱的に不安定な成分は300Kから340Kの間で消失するが、340K以上では照射欠陥の熱回復効果が現れることも明らかとなった。
佐藤 真一郎; 齋 均*; 大島 武; 今泉 充*; 島崎 一紀*; 近藤 道雄*
Proceedings of 35th IEEE Photovoltaic Specialists Conference (PVSC-35) (CD-ROM), p.002620 - 002624, 2010/06
被引用回数：2 パーセンタイル：68.57(Energy & Fuels)We investigated conductivity variations of hydrogenated amorphous silicon thin films during and following 10 MeV proton irradiations at the fluences of 2.0
or 4.0
/cm
. In addition, we compared behaviors of the light-induced degradations before and after 10 MeV proton irradiations. The results showed that the conductivity during the irradiation initially increased and after that decreased. These conductivity behaviors were in good agreement with the photoconductivity variations. The conductivity value never fell below the value before the irradiation even in the case of 4.0/cm irradiation.
佐藤 真一郎; 齋 均*; 今泉 充*; 島崎 一紀*; 近藤 道雄*; 大島 武
Proceedings of 34th IEEE Photovoltaic Specialists Conference (PVSC-34) (CD-ROM), p.002354 - 002358, 2009/06
宇宙用軽量薄膜太陽電池材料として期待されるアモルファスシリコンの放射線照射効果に関する研究の一環として、0.10, 1.0, 10MeVの陽子線を照射したときの水素化アモルファスシリコン薄膜の光伝導度変化について調べたところ、光伝導度は陽子線照射量に応じて一旦上昇したのちに急激に減少するという結果を得た。この光伝導度の上昇についての知見を得るために、10MeV陽子線照射によって増加した光伝導度の照射後経過時間による変化を調べたところ、光伝導度は時間経過とともに減少していくものの、270時間後も照射前の約2倍程度の値を保持した。しかしながら、この高い光伝導度は光安定化処理を行うことによってほぼ陽子線照射前の初期値に近い値に戻ることから、この光伝導度の上昇は準安定なものであると結論できる。
佐藤 真一郎; 宮本 晴基*; 今泉 充*; 島崎 一紀*; 森岡 千晴*; 河野 勝泰*; 大島 武
Solar Energy Materials and Solar Cells, 93(6-7), p.768 - 773, 2009/06
被引用回数：90 パーセンタイル：91.91(Energy & Fuels)宇宙用のInGaP/GaAs/Ge三接合太陽電池の陽子線照射による劣化を1次元光デバイスシミュレータPC1Dを用いてモデル化した。30keV, 150keV, 3MeV, 10MeVの陽子線を照射した三接合太陽電池の外部量子効率から短絡電流及び開放電圧の劣化量を見積もるとともに、少数キャリア拡散長の損傷係数及びベース層キャリア濃度のキャリア枯渇係数を求めた。この計算によって求められた短絡電流及び開放電圧の劣化量は実験結果を5%以内の精度で再現したことから、今回提案した放射線劣化モデリングが三接合太陽電池の寿命予測に有効であることが証明できた。
佐藤 真一郎; 宮本 晴基; 今泉 充*; 島崎 一紀*; 森岡 千晴*; 河野 勝泰*; 大島 武
Proceedings of 33rd IEEE Photovoltaic Specialists Conference (PVSC-33) (CD-ROM), 5 Pages, 2008/00
InGaP/GaAs/Ge三接合太陽電池の放射線劣化モデル構築のために、50keV
10MeVの幅広いエネルギー範囲のプロトンを照射することで劣化させた三接合太陽電池の外部量子効率のシミュレーションを、1次元光デバイスシミュレータPC1Dを用いて行った。その結果、短絡電流及び開放電圧を実験結果と比較して5%以内の精度で再現することができ、このモデリングの妥当性を確認することができた。さらに、各サブセルにおけるベース層の多数キャリア濃度枯渇係数と少数キャリア拡散長の損傷係数を見積り、これらがNIELを指標として表現できることを見いだした。
佐藤 真一郎; 宮本 晴基; 今泉 充*; 島崎 一紀*; 森岡 千晴*; 河野 勝泰*; 大島 武
Proceedings of 17th International Photovoltaic Science and Engineering Conference (PVSEC-17) (CD-ROM), p.502 - 503, 2007/12
1次元光デバイスシミュレータ(PC1D)を用いて宇宙用InGaP/GaAs/Ge三接合太陽電池の寿命予測技術開発のため、放射線による電気特性劣化のモデリングを行った。30keV, 150keV, 3MeV及び10MeVの陽子線照射によって劣化した三接合太陽電池の量子効率をフィッティングし、短絡電流と開放電圧をシミュレートした。また、各サブセルにおいて少数キャリア拡散長の損傷係数及びベース層のキャリア除去係数を見積もった。その結果、シミュレーションによって得られた短絡電流と開放電圧は実験値と良い一致を示した。これらの結果より、本劣化モデリングの有効性が実証された。
thin-film solar cells for space use川北 史朗*; 島崎 一紀*; 今泉 充*; 桑島 三郎*; 依田 真一*; 大島 武; 伊藤 久義
Proceedings of the 6th International Workshop on Radiation Effects on Semiconductor Devices for Space Application (RASEDA-6), p.151 - 154, 2004/10
地上試験において観測されたCu(In,Ga)Se太陽電池の放射線劣化特性の回復現象を考慮することで、民生部品実証衛生MDS-1を用いた宇宙試験でのCu(In,Ga)Se太陽電池の特性変化を解析した。バンアレン帯を横切る軌道を周回するMDS-1での1年間の試験後においてもCu(In,Ga)Se太陽電池の発電特性はほとんど劣化せず、開放電圧が約1%のみの低下という非常に高い耐放射線性が確認できた。MDS-1軌道の平均温度(70C),同程度の温度における地上試験で得られた劣化の回復率110
/s(短絡電流)及び210
/s(開放電圧)、並びにMDS-1軌道での放射線量を考慮して太陽電池の特性変化を解析した結果、放射線照射による劣化と熱アニールによる回復が同時に起こり、結果的に、軌道上では無劣化になると考えられ、軌道での実証試験結果と地上試験データを用いた計算結果に良い一致が得られた。
佐藤 真一郎; 齋 均*; 大島 武; 今泉 充*; 島崎 一紀*; 近藤 道雄*
no journal, ,
不純物ドープした水素化アモルファスシリコン薄膜へ100keV10MeVの陽子線や2.8MeVのシリコンイオンを照射し、電気伝導度の変化を調べた。その結果、結晶系半導体と同様、伝導キャリアの枯渇現象がおもにはじき出し損傷効果によって引き起こされていることが判明した。電子励起効果で照射欠陥が生成されるアモルファス半導体においても、はじき出し損傷効果により発生する欠陥が電気特性に重大な影響をもたらすことがわかった。
佐藤 真一郎; 齋 均*; 大島 武; 今泉 充*; 島崎 一紀*; 近藤 道雄*
no journal, ,
コプラナー型Al電極を施した不純物ドープをしていない水素化アモルファスシリコン薄膜に3.0MeV陽子線を照射し、熱起電力(ゼーベック係数)の変化を測定した。未照射では真性であるためにゼーベック効果を示さないが、
/cm程度照射するとゼーベック効果を示した。その後は照射量の増大とともにゼーベック係数が大きくなり、/cm以上では再び示さなくなった。これは照射によってドナー準位が生成し、一時的にn型へと変化していることを意味しており、以前われわれが報告した電気伝導度の変化とおおよそ対応していることから、アモルファスシリコン特有の電気伝導度の非単調な変化はキャリア濃度の変化が原因であることが明らかとなった。
佐藤 真一郎; 齋 均*; 大島 武; 今泉 充*; 島崎 一紀*; 近藤 道雄*
no journal, ,
表面にアルミ電極を施した不純物ドープをしていない水素化アモルファスシリコン薄膜の、陽子線照射による暗伝導度(電気伝導度)と光伝導度(光照射時の電気伝導度)の変化を調べた。電気伝導度は陽子線照射に伴って一旦劇的に上昇したのちに減少するという非単調な傾向を示すことが明らかとなった。この原因を明らかにするために、熱起電力(ゼーベック係数)測定によってキャリア濃度の変化を調べたところ、照射前は真性であるためにゼーベック効果は観測されなかったが、陽子線照射後は負のゼーベック係数を示した。したがって、陽子線照射による電気伝導度の劇的な上昇は一時的なドナー準位の生成、つまりn型への伝導型変化に起因すること、そしてその状態からさらに陽子線照射を継続するとドナー準位は消失し、電気伝導度が減少することがわかった。
佐藤 真一郎; 齋 均*; 今泉 充*; 島崎 一紀*; 大島 武
no journal, ,
荷電粒子線照射による水素化アモルファスシリコン(a-Si:H)薄膜の光伝導度変化について調べた。プラズマ化学気相成長(PECVD)法によりガラス基板上に製膜したa-Si:H薄膜(300nmt)に、0.10, 1.0, 10MeV H
を最大10
/cm程度まで室温照射し、そのときの光伝導度の変化を照射チャンバー内で測定した。その結果、いずれの条件においても光伝導度はH照射量の増大とともにいったん上昇し、その後減少するという特異な現象が観察された。一方、2.8MeV Si
を室温照射した場合には増加は見られなかった。また、試料電極間に5.00kV/cmのバイアス電圧を印加し、暗伝導度(暗電流)をモニターしながら10MeV H照射を行うと、照射中に暗伝導度は急激に増大した。さらに、照射前と比べて5桁程度高い暗伝導度を示した時点で照射を止めても(310/cm)、この高い暗伝導度はその後も長時間にわたって持続した。
