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J-GLOBAL ID：201702241510529910   整理番号：17A0681601

Si太陽電池製作とエネルギー変換効率シミュレーションを利用した半導体教育の実践

著者 (3件)： 塩貝一樹 (新居浜工業高等専門学校) ,  和田直樹 (新居浜工業高等専門学校) ,  若原昭浩 (豊橋技術科学大学)
資料名： 工学教育  (Journal of JSEE)
巻： 65  号： 2  ページ： 2_56-2_61(J-STAGE)  発行年： 2017年 
JST資料番号： L4363A  ISSN： 1341-2167  資料種別： 逐次刊行物 (A)
記事区分： 原著論文  発行国： 日本 (JPN)  言語： 日本語 (JA)

抄録/ポイント： 半導体工学の理解には講義による理論的な知識の習得に加え,半導体素子の製作など実践的な教育が重要であるが,高専では前記製作実験の導入は難しい。本論文では,学生実験用に安全で比較的安価で簡単な太陽電池製作プロセスが開発されていることを踏まえ,半導体素子の基本であるpn接合や太陽電池の特性の理解を目的に,シリコン太陽電池の製作を学生実験に導入した。また,製作した太陽電池にLED光を照射したときの短絡光電流を測定させ,光の波長によって太陽電池の効率が異なることを理解させる分光感度特性実験も行った。さらに,太陽電池のエネルギー変換効率シミュレーション実験を導入し,少数キャリアの重要性の理解を図った。本実験の前後に,1)不純物添加によるp型及びn型半導体の形成,半導体中のキャリアやpn接続の拡散電流に関する問題,2)太陽電池のエネルギーバンド図やキャリアの拡散長,寿命及び短絡電流に関する問題,3)太陽電池の短絡光電流,開放端電圧及びオーミック特性の電流電圧特性に関する半導体の基礎的問題のテストを行い,半導体素子の作製によって正答率が53%から66%に上昇したことを確かめた。アンケート調査からは実験を行うことで興味関心や,技術項目における理解度が向上したことがわかった。

シソーラス用語： *エネルギー変換効率 ,  *太陽電池 ,  ケイ素 ,  計算機シミュレーション ,  *技術教育 ,  *半導体 ,  評価試験 ,  半導体素子 ,  アンケート ,  実態調査 ,  実験
準シソーラス用語： *Si太陽電池 ,  シリコン ,  *半導体教育 ,  被験者実験

著者キーワード (12件)： 工学教育 ,  実践教育 ,  半導体素子作製 ,  シリコン太陽電池 ,  分光感度特性 ,  エネルギー変換効率 ,  Engineering Education ,  Practical Education ,  Semiconductor Device Fabrication ,  Si Solar Cell ,  Spectral Response ,  Energy Conversion Efficiency

分類 (4件)： 太陽電池  (NC03084O) ,  エネルギー変換装置  (LC01020U) ,  技術教育  (NA01040M) ,  半導体集積回路  (NC03162T)

引用文献 (7件)：

• 1) 辻 琢人, 長岡史郎, 若原昭浩 : シリコン太陽電池作製実験教材の開発及び工学実験への導入, 工学教育, 63-4, pp.33-36, 2015
• 2) S.M. Sze : Physics of Semiconductor Devices, second edition, 29, pp.801-805, John Wiley & Sons, 1981
• 3) Sadao Adachi : Optical Constants of Crystalline and Amorphous Semiconductors, pp.18-32, Kluwer Academic Publichers, 2009
• 4) M.S. Tyagi and R.Van : Minority Carrier recombination in heavily-doped silicon, Solid-State Electron, 26-6, pp.577-597, 1983
• 5) J.A. Alamo and R.M. Swanson : Modeling of Minorirty-Carrier Transport in Heavily Doped Silicon Emitters : Solid-State Electronics, 30-11, pp.1127-1136, 1987

タイトルに関連する用語 (6件)： Si ,  太陽電池 ,  製作 ,  エネルギー変換効率 ,  シミュレーション ,  教育