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Fujitsu

Japan

Poynting for Optics 解析事例
シリコンナノワイヤアレイを用いた太陽電池の吸収特性解析

背景

  • 光や振動、熱などの身の回りにあるわずかなエネルギーを電力に変換し活用するエネルギーハーベスティング技術が、近年注目されている
  • 太陽光発電の場合には、太陽電池の高効率化が必要不可欠になっている
  • シリコン太陽電池の光吸収性能を、シリコンナノワイヤアレイを用いて改善する技術が最近提案注1された
  • Poyntingを用いたシリコンナノワイヤアレイの光吸収解析を示す

(注1)文献 :
L. Hu and G.Chen, "Analysis of Optical Absorption in Silicon Nanowire Arrays for Photovoltaic Applications", Nano Lett., vol.7, 3249, 2007.

解析モデル

シリコンナノワイヤアレイ

シリコンナノワイヤアレイの図

シリコンの周波数分散特性

シリコンの周波数分散特性の図

文献注2の実測データを3項のローレンツ分散モデルを用いてフィッティング

(注2)文献 :
Green, M.A. and Keevers, M. "Optical properties of intrinsic silicon at 300 K", Progress in Photovoltaics, p.189-92, vol.3, no.3; (1995)

解析結果

文献値との比較:光吸収率

光吸収率の比較図

低周波領域に比べて、高周波領域では光吸収率が高い

(注3)Reference :
A. Deinega and S. John, "Effective optical response of silicon to sunlight in the finite-difference time-domain method", Optics Letters, vol.37, no.1, January 1, 2012.

電磁界マップ(定常状態)

電磁界マップ(定常状態)の図

まとめ

  • Poyntingを用いたシリコンナノワイヤアレイの光吸収特性解析
  • シリコンの広帯域分散特性とナノワイヤ形状を考慮
  • 吸収特性の解析結果は、文献値とよく一致することを確認

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