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開放特許情報

特許情報

発明の名称 太陽電池およびその製造方法
技術分野 ものづくり, 新エネルギー/省エネルギー, ナノテクノロジー
出願日 平成24年8月22日
出願番号 特願2012-183287
公開番号 特開2014-41913
登録番号
出願人 国立大学法人電気通信大学
発明者 山口 浩一
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概要 【要約】
【課題】 量子効率の向上とキャリアの長寿命化を実現する太陽電池を提供する。
【解決手段】 太陽電池は、第1の導電型の半導体層と、第2の導電型の半導体層と、前記第1及び第2の導電型の半導体層の間に配置される半導体領域とを含み、前記半導体領域は、前記第1の導電型の半導体層に隣接する第1半導体層と、前記第1半導体上に形成される量子ドット層を含み、前記量子ドット層は、第1障壁層と、前記第1障壁層上に形成され面内密度が3.0×1011cm-2~5×1011cm-2、高さが1.5~2.0nmである量子ドットとを含む。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
 第1の導電型の半導体層と、第2の導電型の半導体層と、前記第1及び第2の導電型の半導体層の間に配置される半導体領域と、を含み、前記半導体領域は、 前記第1の導電型の半導体層に隣接する第1半導体層と、前記第1半導体層上に形成される量子ドット層を含み、前記量子ドット層は、第1障壁層と、前記第1障壁層上に形成され面内密度が3.0×1011cm-2~5×1011cm-2、高さが1.5~2.0nmである量子ドットとを含むことを特徴とする太陽電池。
【請求項2】
 前記量子ドット層は、Type-Iバンド構造を有することを特徴とする請求項1に記載の太陽電池。
【請求項3】
 前記量子ドット層は、Type-IIバンド構造を有し、前記量子ドット上に形成されて前記第1障壁層とともに前記量子ドットを挟み込む第2障壁層、をさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の太陽電池。
【請求項4】
 波長1000nm以上の光に対する前記量子ドットからの発光の減衰時間が3~6nsであることを特徴とする請求項2に記載の太陽電池。
【請求項5】
 波長1000nm以上の光に対する前記量子ドットからの発光の減衰時間が3~10nsであることを特徴とする請求項3に記載の太陽電池。
【請求項6】
 前記障壁層はGaAsSbであり、前記量子ドットはInAsであることを特徴とする請求項1~5のいずれか1項に記載の太陽電池。
【請求項7】
 前記半導体領域において、前記量子ドット層は、前記第2の導電型の半導体層から100~200nm離れた位置に配置されることを特徴とする請求項1~6のいずれか1項に記載の太陽電池。
【請求項8】
 第1の導電型の半導体層上に、第1半導体層を介してアンチモン(Sb)を8~50%含む第1障壁層を形成し、前記第1障壁層上に、基板温度470~480℃で、量子ドットを面内密度3.0×1011cm-2~5×1011cm-2、平均高さ1.5~2.0nmに成長し、前記量子ドットの上方に、第2半導体層を介して第2の導電型の半導体層を形成することを特徴とする太陽電池の製造方法。
【請求項9】
 前記量子ドット上に第2障壁層を形成する工程、をさらに含み、前記第2障壁層上に前記第2半導体層を形成することを特徴とする請求項8に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項10】
 前記第1障壁層の形成は、前記第1半導体層としてのGaAs層上に、GaAsSb層を形成し、 前記量子ドットの形成は、前記GaAsSb層上にInAs量子ドットを形成することを特徴とする請求項8又は9に記載の太陽電池の製造方法。

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