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

シリコンの周波数分散特性

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

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）

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