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萩原良昭(７６歳）個人活動の紹介です
( 2024年8月26日(月) 7:50 a.m. 現在 )
超光感度半導体素子の発明の特許と未来への期待_萩原良昭
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超光感度半導体素子の発明の特許と未来への期待_萩原良昭.pdf
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2024_07_30_MEMO_超光感度半導体素子の発明と未来への期待_萩原良昭.pdf
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2024_07_29_超光感度半導体素子の発明の特許戦争と未来への期待_萩原良昭.pdf
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2021年9月、東芝はフィルム型のペロブスカイト太陽電池で独自の成膜技術を開発し、
フィルム型では世界最高のエネルギー変換効率15.1 %を達成した。
広く普及しているシリコン型太陽電池並みの変換効率を実現している。
2025年までに、変換効率が20 %以上、受光部の面積9平方メートルの実用化に向けて
東芝は開発を進めており、発電コストは1 kWh20円以下を目指す。
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問題はシリコン型太陽電池並みの変換効率を実現しても、実績のある低コストのシリコン薄膜太陽電池と
同等の変換効率では、ペロブスカイト太陽電池では、ビジネスでは優位に立てない。
目的は、日本の太陽電池市場の制覇し、低コストのシリコン薄膜太陽電池に対して優位に立つことである。
フィルム型のペロブスカイト太陽電池が、シリコン薄膜型と同等の変換効率を達成しただけでは、
何もビジネスで優位に立てはしない。すでに走り出している弾丸列車を止めることは容易ではない。
それをダブル接合構造にすることにより、変換効率を３０％以上にして、市場に提供してはじめて
ビジネスとして採算がとれることを力説したい。ダブル接合構造の新型太陽電池の特許(JPA2020-131313) の
知財権を、日本人（萩原）が持つことにより、ビジネスで日本が優位になることが可能となる。
そのためには、萩原が力説するように、本当に、シリコン結晶では、４０～５０％を実現し、
薄膜シリコン材料では、３０％を実現することを証明する必要がある。
萩原の理論（夢）は、今はまだ紙に描いたモチにしかすぎないが、可能性を実証したい。
今はだれも可能だと信じてくれる投資家、冒険するベンチャーが不在である。
悲しいところである。多重構造にすると、さらに、コストの問題があるが、
シリコン結晶材料で、理論上、効率８０％が実現可能と、萩原は自信を示す。
この場合、１００個の光子のうち、何個を電子に変換できるかの効率のことである。
照射する太陽光からの光の粒（光子）の総数の最大70％の個数近くが、
赤道直下海面での太陽光エネルギーの８０%以上を、
Band Gap = 1.11 eV のシリコン結晶では変換可能である。
照射する太陽光から生まれる総電流量(Isc) を (Isc=Iout+If)とする。
Power=(Vout)(Iout) が常に最大になるように制御され、
出力電流量(Iout)は、(Iout=Isc-If)として取り出せる。
ここで、MPPT技術で最適な出力電圧 Vout~0.41 volt に太陽電池の出力電圧は制御される。
また、太陽電池は、順方向バイアスで動作し、順方向電流(If)が流れることも忘れてはならない。
IEDM１９８４で、KODAK は、光子を電子に変換する効率を報告した。
CCDはそもそも1個の光電子を、シリコン結晶内を、長距離の１CM以上を、
移動することができるので、ノーベル賞を授賞した。
埋め込みチャンネルの完全空乏層領域（空洞地帯）を再結合なく、
移動することができるので、ノーベル賞を授賞した。
Pinned Photodiodeの発明の知財権で、水面化での特許戦争を、SONY時代萩原は経験した。
Pinned Photodiodeの発明の知財権を、４社の間で水面下で熾烈な特許戦争を萩原は経験した。
１９９０年から２００６年近くまで水面下で４社の間で水面下で熾烈な特許戦争が展開された。
結局、Philips, NEC, KODAK と Sony の間の熾烈な水面下での１６年近くに渡る特許戦争で、
生き残ったのは、現在 Sony のみである。
Sony時代２６歳の時、１９７５年に萩原が出願した、
３件の特許出願が動かぬ証拠である。
ＳＯＮＹ（萩原）の独創性豊かなオリジナルな発明であり、
日欧米の他社のアイデアの「サル真似構造」でないことを立証し、
ＳＯＮＹのビジネスを守った。
萩原の功績は社内で個人表彰されたが、SONYの社外には公表されなかった。
すべて詳細は極秘扱いだった。静かに、目立たぬように、
Philips, NEC, KODAKの三社はイメージセンサービジネスから撤退した。
萩原の１９７５年のダブル接合型超光感度受光素子（Pinned Photodiode）の発明でも、
１個の光電子を、再結合なく、外部端子に長距離を、シリコン結晶内を移動させて、
外部に取り出すことが、CCDの発明と同様に、可能である。
CCDだけでなく萩原の発明のPinned Photodiodeでも可能である。
さらにPinned Photodiodeは、光電子を転送するのに電極が不要である。
外部電源も不要である。だから逆に太陽電池としても利用可能である。
Pinned Photodiodeの発明は、過去の財産だけでなく、
Pinned Photodiodeの発明は、未来を切り開く発明だと萩原は信じている。
ペロブスカイト太陽電池を否定しているわけではないが、
シリコン材料にはコストでは、どのような材料も、同等の特性なら、
大量生産技術と信頼性技術と寿命耐久性において、
シリコン材料に他の材料は勝てないことを、
歴史が証明しています。
安価なシリコン薄膜材料でも、ペロブスカイト太陽電池と同等の変換効率を達成できる。
ぜひペロブスカイト太陽電池でも、シリコン膜太陽電池でも、どちらでもいいから、
萩原が提案するダブル接合型太陽電池を原理試作が実現することを期待する。
萩原が提案するダブル接合型の原理試作を早期に実行し、白黒が判明することを希望する。
そして、未来の日本の太陽電池の市場において、日本企業が主役になることを祈願する。
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従来のダブル接合型は 実は、これは非常に複雑になり
（金属）＋（Ｐ型）＋（Ｎ型）＋（金属）＋（Ｐ型）＋（Ｎ型）＋（金属）
これは非常に複雑になり中央には透明金属材料が必要です。
金属とはオーミク接合が必要となり、濃い濃度のN層とP層は余分に必要となり無駄です。
私の提案のダブル接合は単純に ＳＯＮＹの ＢＩＰＯＬＡＲ 技術で簡単に量産できます。
（金属）＋（Ｐ型）＋（Ｎ型）＋（Ｐ型）＋（金属）構造です。
中央のN層を完全空乏化が簡単に可能です。
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東北大学の西澤教授の発明の P-I-N photodiode をダブル接合型にすると効率アップに貢献する。
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基板濃度を薄くすると、限りなく空乏層が広がり、光電変換有効領域が広くなり、効率アップに貢献する。
一方では、裏面金属とオーミク接合を形成するために、裏面に高濃度(DPP)のP+層を形成する必要がある。
一方のIntrinsic Siliconの領域での不純物濃度（Di）は、ほぼゼロであり、Di～０となる。
従って、バリア障壁 (kT) ln(DPP/DI) が無限に増大して、Photodiodeとして機能しなくなる。
出力電圧を(-Vout<0) が、Vout=EG-VB-(kT) ln(DPP/DI) の関係から、縮小するからである。
Photodiodeにかかる、光電子の雲海密度の濃度勾配により順方向電流が流れ、パワー損失が生じるが、
また、基板抵抗値Rsubが増大することにより、基板抵抗値Rsubに比例して、基板パワー損失が増大する
東北大学の西澤教授の発明の P-I-N photodiode を、P+PN-I-PP+ ダブル接合型にすると、
受光面側にも、P+PN接合のPhotrodiodeが存在するので、基板抵抗Rsub無限大に増大しても、
P+PNN+接合型太陽電池として機能しつつ、
さらに光電変換に貢献するIntrinsic シリコン領域の
空乏層領域が増大して、変換効率が増大できる。
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萩原良昭講師の半導体教育講座.html
Bio_2024_06_01_Yoshiaki_Daimon_Hagiwara.pdf
Publication_List_2024_06_01_YOSHIAK_DAIMON_HAGIWARA.pdf
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Physical_Model_of_Double_Junction_Photodiode_Yoshiaki_Hagiwara.pdf
Physical_Model_of_Double_Junction_Photodiode_Yoshiaki_Hagiwara_001.pdf
Physical_Model_of_Double_Junction_Photodiode_Yoshiaki_Hagiwara_002.pdf
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