An electronic ratchet is required in nanostructured intermediate band solar cells

We investigate in this letter the intrinsic properties that have limited the efficiency of nanostructured intermediate band solar cells. Those devices take advantage of intra-band transitions, which occur on narrow energy width, and present low radiative recombination efficiency. We derive the minimum requirements in terms of those two characteristics to achieve efficiencies in excess of the Shockley-Queisser limit, and show that compatible nanostructures are challenging to obtain. Especially, we evidence that currently experimentally considered materials cannot overcome the best single junction cells. In order to solve those issues, we consider devices including an electronic ratchet mechanism. Firstly, such devices are shown to be much less sensitive on the limitations of the nanostructures characteristics, so that requirements for high efficiencies can be met. Secondly, we show that quantum well devices present advantages over their quantum dots counterparts, although they have attracted much less interest so far

Effect of Impurity in Phase Transition on Triglyceride Crystals

The allotropic transition of polymorphsum in tristearin is followed by X-ray diffraction. Four modifications; α-, β’-, intermediate and β- form of tristearin had been identified. The transition rate of modification is depended on a quantity of impurity (liquid paraffin) mixed in tristearin. In the much quantity of impurity, the transition rate of modification become the rapid transition of α-form to β-form. The intensity of X-ray diffraction on (001) and (100) plane in a unit cell of β-form is the same phenomenon for impurity effect

水素添加油中でのトリグラセライドの結晶成長

植物油および動物油に水素添加して,結晶性トリグリセライドの量を増加させて試料とし,それらの結晶形態が電子顕微鏡によって観察され,また,多形現象の相転移がX線回折によって測定された。これらの実験によって得られた結晶形態および多形現象の相転移について結晶成長機構を探る観点から検討するのがこの研究の目的である。 実験の結果は植物性油脂,動物性油脂のそれぞれの結晶変態がβ'型,β型であり,これらの変態に対応する結晶形態が前者の場合比較的大きく,後者の場合小さい単結晶に成長することが見出された。 脂肪酸組成は植物性油脂が動物性油脂よりも脂肪酸の種類が少ない。その点から,植物性油脂変態の転移速度が早く,動物性油脂は遅いとされている。しかし実験結果は逆の傾向を示している。これは油脂を構成している液体トリグラセライドと結晶性トリグラセライドの重量比が,動物性油脂の方が植物性油脂よりも大きいために結晶性トリグラセライド分子が液体トリグラセライド分子を媒介にして容易に移動することができて単位格子を作り,また単位格子のパッキングを密にするため転移速度が早くなったと考えられる。 さらに結晶の形態において,β型よりβ'型の方が大きい単結晶に成長する機構は,液体トリグリセライド分子が多いため,結晶性トリグリセライド分子の移転が容易で,多くの結晶核ができやすくなり,単結晶は小さくなる。反対に結晶核が少ないと,核に吸着される結晶性トリグリセライド分子は多くなるので大きい単結晶が成長することになると思われる

Crystal Growth of Fatty Acids : I. Stearic Acid

ステアリン酸単結晶をベンゼン溶液中から育成し,結晶成長表面を光学顕微鏡と電子顕微鏡で観察し,らせん成長理論を裏付ける成長らせんを確認した。 結晶成長らせんステップはいずれも異方性を示し,単結晶外形と一致する角度をもっている。光学的に観察された成長らせんには,単一らせん,複数のらせん,反対の符号を持つ2つの転位から出発した成長らせんのつくるループなどが識別されたが,これらはいずれも,らせん成長理論の予測と一致するものであった。不純物によると思われるらせんステップの局部的な曲りが観察されたが,これは不純物効果として説明されるだろう。レプリカ法による,電子顕微鏡を用いて,成長らせん中心付近の徴視的な観察を行ったが,その結果,光学的に確認された成長らせんは,10本以上の単一らせんが束になってできたmacro-spiralに対応することがわかった。The growth patterns on the as-grown surfaces of stearic acid single crystals obtained from benzene solution were observed by optical and electron microscope. Optically, many kinds of growth spiral steps were detected, providing the validity of the spiral growth theory in the case of this solution growth of stearic acid. The modulation of growth steps were observed and explained by the effect of the impurities, which had been included in the solution. Further observations by an electron microscope of replica method have clarified that the growth spirals detected by an optical microscope are the macro spiral consisted of more than ten single steps and that there are many single spirals around the center of the macrospiral.この論文の一部は,国際結晶成長学会議(ICCG-5,Boston,1977.7)にて行われる2つの講演(Growth of Large Single Crystals of Stearic Acid from SolutionとGrowth Mechanism of Stearic Acid Single Crystals)に含まれている

Optical Studies of Lyotropic Liquid Crystaline Phases in Lipids : II. Potassium Caprate -Water System

光学顕微鏡によって，カプリン酸カリウムと水の系の示す，リオトロピック液晶の性質を調べた。 観測された相として，ミドル相，ニート相，粘性等方相の3相があった。カプリン酸カリウムと水の系の相図は，一般の石けんと水の系とよく似た形をしていることがわかった。 リオトロピック液晶の成長の機構を，乾燥法によって観察した。その結果，ニート相の成長パターンは，我々が前回モノグリセライドと水の系の研究で報告したような，球晶ニートと「あわ」の回りのニー卜層が，その成長の初期段階の特徴的パターンであることが確かめられた。ミドル相成長の様相は，ニー卜相とは異なり，むしろ固体結晶の成長パターンに類似している。The lyotropic liquid crystalline phases of the potassium caprate-water system have been investigated by means of a polarizing microscope. Three typical phases of lyotropic liquid crystal were observed in the binary mixture of potassium caprate and water，as being respectively a neat phase，a viscous isotropic phase and a middle phase. The phase diagram of the potassium caprate-water system shows the same form as the other soap-water systems qualitatively， for example the potassium palmitate-water system. The liquid crystal growth experiments for both the neat phase and the middle phase were performed by the drying method. As for the neat phase，it was confirmed that the spherulytic neat and the neat layer around the bubble are the characteristic patterns of the earlier stage of the growth. This was reported by us in the study of the monoglyceride-water system. The growth patterns of the middle phase grown from the isotropic solution differ from those of the neat phase but resemble those of the "solid" crystal

Optical Studies of Lyotropic Mesophases in Lipids : I. Monoglyceride-Water System

モノグリセライドとH2Oの2成分系がつくるリオトロピック液晶を,偏光顕微鏡を使って観察した。その結果,ニート相,粘性等方相そして逆ミドル相の3相が安定相として確認され,相転移は粘性等方相と他の2相とのあいだで可逆であることがわかった。リオトロピック液晶成長の様子も観察された。The lyotropic liquid crystalline phases of the monopalmitin-H2O system have been investigated by means of a polarizing microscope. As a result, the three stable phases of the monoglyceried-H2O system were observed, as being respectively the neat phase, the reversed middle phase and the viscous isotropic phase. It is concluded that the phase transitions both from the viscous isotropic phase to the neat phase and from the viscous isotropic phase to the reversed middle phase are reversible processes. This is contrary to Wilton et al's result for the phase diagram of the monostearin-H2O system. The patterns of the lyotropic liquid crystal growth were observed in relation to those of the smectic liquid crystal. Their growth mechanism is discussed too.本論文の一部は,日本物理学会第30会年会(京都,1975)で著者らによって発表されたものである