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宮澤 優*; 池上 和志*; 宮坂 力*; 大島 武; 今泉 充*; 廣瀬 和之*
Proceedings of 42nd IEEE Photovoltaic Specialists Conference (PVSC-42) (CD-ROM), p.1178 - 1181, 2015/06
In order to clarify the possibility of perovskite solar cells as space applications, their radiation response was evaluated. Perovskite solar cells fabricated on quartz substrates were irradiated with 1 MeV electrons up to 1
10
/cm
. As a result, the degradation of their characteristics such as short circuit current, open circuit voltage and maximum power was very small and some solar cells did not show any degradation after 1 MeV electron irradiation at 110 /cm. This indicates that perovskite solar cells have superior radiation tolerance and are a promising candidate for space applications.
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。
Maximenko, S.*; Lumb, M.*; Hoheisel, R.*; Gonz
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
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。
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。
荒川 和夫
放射線化学, (80), p.57 - 59, 2005/09
第14回TIARA研究発表会の開催結果について報告したもので、研究発表会の趣旨,特徴プログラム構成について紹介するとともに、特別講演(1件),特別セッション(発表3件),口頭発表10件について講演・発表内容の概要をまとめた。
住田 泰史*; 今泉 充*; 松田 純夫*; 大島 武; 大井 暁彦; 神谷 富裕
Proceedings of 3rd World Conference on Photovoltaic Energy Conversion (WCPEC-3) (CD-ROM), 4 Pages, 2004/01
宇宙用太陽電池は宇宙放射線への暴露によって劣化するため、初期の変換効率だけでなく寿命末期での性能も重要である。今回は劣化予測法が確立していない3接合型宇宙用太陽電池について地上でのプロトン照射を行い、放射線照射試験に基づく従来の2種類の劣化予測法、すなわち相対損傷ドーズ法とはじき出し損傷ドーズ法の適用妥当性を検討した。3接合型太陽電池では、それぞれInGaP, GaAs, Geによる3つの接合層が直列に接続されている。相対損傷ドーズ法を適用した場合、プロトンの進入深さと電池の層構造を考慮に入れることで各層の電圧劣化から電池全体の開放電圧劣化挙動を説明できる一方で、短絡電流値と電力値については、予測値が大きな誤差を含むことが問題となった。分光感度の解析により各層の電流発生値を見積もった結果、劣化に伴って全体の電流を制限する接合層が初期のInGaP層からGaAs層に移る現象を明らかにし、単純なセル構造に対して開発された相対損傷ドーズ法は精密な電流値劣化予測には不向きであることを示した。はじき出し損傷ドーズ法による評価も、複雑な電流劣化挙動のため劣化予測値のばらつきが大きく、短絡電流値及び電力値の劣化には不適当であり、3接合型太陽電池に特化した劣化予測法の開発が必要であるとの結論を得た。
thin-film solar cells川北 史朗*; 今泉 充*; 山口 真史*; 櫛屋 勝巳*; 大島 武; 伊藤 久義; 松田 純夫*
Japanese Journal of Applied Physics, Part 2, 41(7A), p.L797 - L799, 2002/07
次世代の宇宙用高効率薄膜太陽電池として期待されているCu(In,Ga)Se太陽電池の陽子線照射効果後の特性回復現象を調べた。陽子線照射容器に模擬太陽光源を取り付けることで、in-situで出力特性が測定できる装置を用いて実験を行った。照射後、暗状態で一定時間放置し、その後、太陽電池特性を測定したところ回復現象が観測された。さらに、太陽電池へ光をあてた状態で放置後に特性測定した場合には、回復現象が促進されることが見出された。測定温度依存性より、この回復現象に必要な活性化エネルギーを求めたところ、光照射の場合は0.80eVで、暗状態では0.92eVであると見積もられた。
横田 渉; 荒川 和夫; 奥村 進; 福田 光宏; 神谷 富裕; 中村 義輝
Proceedings of 4th International Workshop on Radiation Effects on Semiconductor Devices for Space Application, p.179 - 184, 2000/10
高崎研のイオン照射施設(TIARA)では、ビーム利用研究の進展に合わせてさまざまな実験装置が作られている。3MVタンデム加速器の重イオン用シングルイオンヒットマイクロビーム装置は、宇宙用半導体のシングルイベント効果の研究に利用されてきた。新たにサイクロトロンビームを用いた高エネルギー重イオンシングルイオンヒットマイクロビーム装置の開発が進められている。加速器技術にも多くの進展があり、イオンビームの利用範囲を広げている。サイクロトロンには金属イオン用ECRイオン源が設置され、カクテルビーム加速ではM/Q=2,4,5について技術開発を終えている。またサイクロトロン磁場の安定化により、ビームが時間とともに減少する現象が大きく改善された。さらに、将来計画として超伝導サイクロトロンの建設が提案されている。本講演ではこれらの装置、技術開発及び将来計画を詳しく紹介する。
森田 洋右; 宇田川 昂
原子力eye, 44(5), p.40 - 45, 1998/05
核融合炉用遠隔操作機器や宇宙用材料として使用される高耐放射線性芳香族高分子材料について概説した。ポリイミドやポリビフェニレンエーテルケトンなどの高分子材料の耐放射線性とこれらの応用例について述べた。
大島 武; 森田 洋右; 梨山 勇; 川崎 治*; 久松 正*; 松田 純夫*; 中尾 哲也*; 若生 義人*
JAERI-Conf 97-003, p.256 - 260, 1997/03
宇宙用シリコン太陽電池の高フルエンス領域での特異な劣化現象の起源を明らかにするために、太陽電池の照射劣化のシミュレーションを行った。本研究では従来の理論では考慮していなかった、キャリア濃度減少に関する効果、発生キャリアの照射欠陥等による移動度の低下を考慮することで、実験結果のシミュレーションに成功した。本研究によって高フルエンス領域での照射劣化の理論についても明らかになり、今後の太陽電池寿命予測への大きな知見を得たといえる。
工藤 久明; 杉本 雅樹; 瀬口 忠男; 田頭 実*; 今川 吉郎*; 中井 宗明*
誘電・絶縁材料研究会資料, p.33 - 40, 1997/00
宇宙で人工衛星の熱制御材として使用されているフレキシブルOSRの耐放射線性を、加速器により電子線、陽子、鉄イオン照射した後に光学特性や表面抵抗率を測定することによって評価した。静止軌道上10年間に相当する照射後においても、劣化は軽微であった。線量率や加速エネルギーに対する依存性を調べたところ、光学特性変化にはほとんど依存性がみられなかったが、表面抵抗率は依存性を示した。
小奈 勝也*
PNC TJ1360 96-002, 58 Pages, 1996/03
放射性廃棄物の処分に係る研究施設の立地誘発のために、昭和60年度より「ジオトピア構想」という地下環境の開発利用に関する調査研究を実施してきている。この中では、地域との信頼性向上には形の見えない計画や構想よりも、地下開発利用から様々な分野への実用化が見込める技術の確率をめざす方が、技術の経済的波及効果や産業振興との関係を理解させ易く、効果的であるとの考えに至った。革新的技術の開発として手掛けた超電導エレベーターやレーザー岩盤掘削等は、このような背景から着手したものである。さらに、より先導的技術の開発を実施するために、平成3年度より対象技術の摘出を行うと同時に、その技術を一般市民が理解しやすい模型等の「触れる」形態にする作業を実施してきており、放射性廃棄物が発生する熱を利用することを目標とした熱電変換素子(ゼーベック素子)を組込んで駆動する模型や、温度差で駆動するモーター(スターリングエンジン)等の試作製作を実施してきた。これらの熱利用システムの中から、今年度は放射線の影響を全く考慮する必要がないスターリングエンジンの効率的熱利用への検討を行い、いわゆる廃熱の存在する温度差(数10度
数100度)があれば、その温度差から発電が可能であることを、一般に理解させ得る形態模型の研究・施策を実施したものである。
梨山 勇; 平尾 敏雄
放射線と産業, 0(61), p.37 - 41, 1994/00
高崎研究所のイオン照射研究(TIARA)で行っている宇宙用半導体のシングルイベント効果に関する研究のうち、宇宙ステーションに使う256キロビットメモリー集積回路のソフトエラー耐性の評価、並びに、最近著しい技術進歩が見られる集束型高エネルギー重イオンマイクロビームを利用したシングルイベント基礎過程の研究を紹介する。先ず、集積回路に関しては、サイクロトロンで得られる5種類のイオンビームを使って、その臨界LETが2.8MeVcm/mgであり、飽和反転断面積が3.010
cm/ビットであることを明らかにした。次に、重イオンマイクロビームとシリコンダイオードを用いて、シングルイベント現象の基礎過程である電荷集積の過渡応答を調べ、この現象は数百ピコ秒でありLETの大きなイオンほど大量の電荷が収集されることが判明した。これに加え、全収集電荷量と理論モデルの結果との比較を行った。
梨山 勇
EMC: electro magnetic compatibility: solution technology: 電磁環境工学情報, (58), p.70 - 75, 1993/02
人工衛生や宇宙開発の信頼性はそこで使用する半導体部品の宇宙放射線による劣化や誤動作に左右されることが多い。半導体素子に対する宇宙放射線の効果は、トータルドーズ効果とシングルイベント効果に分けられる。MOS構造に対するトータルドーズ耐性の向上は酸化プロセスの低温化や酸化膜厚の低減などによって大巾に改善できようになった。これに対し、シングルイベント効果は耐性の評価が困難であるため、その耐性の向上は今後の研究開発課題となっている。日本原子力研究所高崎研究所の放射線高度利用研究施設のサイクロトロンとマイクロイオンビーム装置はこのための強力な手段となる。また、トータルドーズとシングルイベント両面で優れた耐性を期待できる新しい半導体材料としては、低原子番号広バンド巾半導体である炭化ケイ素が有望である。
佐藤 章一
エネルギーレビュー, 12(9), p.16 - 20, 1992/09
イオンビーム利用は、今後これまでの基礎物理研究用から、より広く材料、バイオといった分野に拡大すると考えられる。宇宙、核融合用耐放射線性材料、新機能材料の研究、バイオ技術への利用を目指す放射線の高度利用研究が成果を挙げ始め、研究新分野開拓へのインパクトの大きさを感じさせる。
神谷 富裕; 湯藤 秀典; 田中 隆一
第5回タンデム加速器及びその周辺技術の研究会報告集, p.116 - 119, 1992/07
宇宙用半導体素子のシングルイベント効果の機構解明及びヒット部位依存性評価のため製作された重イオンマイクロビーム装置は、マイクロビーム集束、ビーム照準及びシングルイオンヒットが可能なように設計されている。本装置の制御は、精密レンズ、ビームシフター、ファラデーカップ及びスリット等のビームライン機器の制御と、ビームスキャナー、2次電子検出器及びターゲットステージ等のターゲットシステムの制御に分けられ、それぞれ計算機を介して遠隔で行われる。このシステムを用いてビームサイズ計測やビーム照準が行われ、これまでに15MeVのNi
ビームで0.71.1
mのスポットサイズが確認された。なお、シングルイオン検出器のオフラインでの調整が現在進められており、今後ターゲットシステムに組み込まれる予定である。
神谷 富裕; 湯藤 秀典*; 田中 隆一
第3回粒子線の先端的応用技術に関するシンポジウム, p.453 - 456, 1992/00
宇宙用半導体素子におけるシングルイベント効果の基礎的な機構を解明するための重イオンマイクロビーム装置が開発された。本装置は高エネルギーの多種のイオンと1m以下に集束し、試料に1m程度の位置精度でビーム照準を行い、そこに単一イオンを打込むシングルイオンヒットを可能とするよう設計された。我々すでに15MeVNiイオンビームで1nのビームサイズを達成しており、現在ビーム照準とシングルイオンヒットの技術開発を進めている。
森田 洋右
放射線と産業, (52), p.40 - 42, 1991/12
人工衛生等の宇宙で使用される半導体素子の耐放射線性の研究の概要について解説した。まず、地球周辺の宇宙の放射線環境について述べ、微細な半導体素子に重イオンが入射した時の現状について述べた。また、タンデム加速器のマイクロビームを使用する半導体素子のエラー発生のマッピングの研究についても説明した。
平出 哲也*; 武田 展雄*; 宇田川 昂; 貴家 恒男; 瀬口 忠男; 浜 義昌*
Advanced Composite Materials, 1(4), p.321 - 331, 1991/00
炭素繊維強化樹脂(CFRP)の宇宙での構造材料としての使用を考え、曲げ強度と層間破壊靱性を高温・室温・低温で測定し、その照射効果を調べた。120MGyまで従来型も高靱性型も高い曲げ強度を示す。しかし曲げ試験の破壊様式が複雑であり破壊の仕方によって強度が変わると考えられる。そこで層間破壊靱性によって評価を試みる。高靱性型は見かけ上非常に高い値を示すがこれは繊維の切断を結果的に見ていることとなり真の値を測定するのはむづかしい。従来型、高靱性型ともに初期においてはほぼ等しい靱性を示すと考えられるが高靱性型は樹脂が20~30MGyで劣化している可能性がある。従来型は60MGyまで靱性の低下は認められない。
田村 高志*; 辻 政信*; 森田 洋右; 松田 純夫*
Proc. Int. Symp. for Testing and Failure Analysis, Microelectronics, p.275 - 281, 1987/00
宇宙ステーションでの通信に光ファイバの応用が考えられている。純石英コア、フッ素、またはフッ素ボロンド-プクラッドのステップインンディスク光ファイバ4本を宇宙用ファイバとして温度-40
C~100Cでの耐放射線性試験を行なった。照射は
Co-
線源を用いた。
