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ホットキャリアを利用する太陽電池の効率を向上させるための他の可能性は、ＭＥＧによるものである（「ＴｈｉｒｄＧｅｎｅｒａｔｉｏｎＰｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃｓ：ＡｄｖａｎｃｅｄＳｏｌａｒＥｎｅｒｇｙＣｏｎｖｅｒｓｉｏｎ」Ｍ．Ａ．Ｇｒｅｅｎ著、Ｓｐｒｉｎｇｅｒ、２００６年、８１−８８ページ）。この場合、ホット電子の過剰エネルギを用いて、更なる励起子、即ち、結合した電子−正孔対を生成する。ホット電子は、１つの追加の電子−正孔対を生成するために、禁制帯幅Ｅ_gの少なくとも２倍のエネルギを有していなければならない。このプロセスは、禁制帯幅の２倍のエネルギを有する電子に限定されず、より高いエネルギを有する電子にも拡張することができる。１−ｓｕｎ、ＡＭ１．５スペクトルでの、ＭＥＧ強化電池の予想される理論的効率は、４４％を超え、太陽光を最大限に集光すると、この効率はＳＥＣ電池の効率に近づくことができる。ＭＥＧはバルク半導体で起こり得るが、その蓋然性は、電池の効率に取り立てて貢献することがないほど低いものである（「ＴｈｉｒｄＧｅｎｅｒａｔｉｏｎＰｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃｓ」ＧｒｅｇｏｒｙＦ．Ｂｒｏｗｎ及びＪｕｎｑｉａｏＷｕ著、Ｌａｓｅｒ＆ＰｈｏｔｏｎＲｅｖ．、１−１２（２００９年）、オンライン出版、２００９年２月２日）。

既に説明したように、本発明のホットキャリア太陽電池５００の光電圧及び光電流は、図５Ｂに示す波形と実質的に同等のプロファイルで時間的に変化する。ホットキャリア太陽電池５００の可変出力を利用するために、この可変出力をＤＣ又はＡＣフォーマットに変換する必要がある。本発明のホットキャリア太陽電池５００のＤＣへの変換は、ホットキャリア太陽電池５００の光電圧Ｖ_outを、バイアス回路５１０の出力ｖ_outと混合して、これにより、ラジオが受信した信号を無線周波数（ＲＦ）帯域から基底帯域に変換するダウンコンバートと全く同じ方法で、基底帯域にダウンコンバートすることによって達成できる。図７Ａ−７Ｄの本発明のホットキャリア電池の全体的構成は、前記ホットキャリア電池７００として一般に参照される。図７Ａにおいて、前記ホットキャリア電池は、直列に接続されたバイアス回路５１０をともなうコア太陽電池５３０、及びこれらの集合出力に接続されたミキサ５４０からなる。本発明のホットキャリア電池７００の全体的構成は、図５Ａに示すような、コア太陽電池と並列に接続されるバイアス回路５２０を用いても等しく実装することができることに留意されたい。

上述の電力付加効率の推定レベルを用いて、ホットキャリア太陽電池７００の自己バイアススキームも実行可能であることに留意されたい。図７Ｃに示すこのような自己バイアススキームでは、ホットキャリア太陽電池７００は、初期化のためのいかなる追加電力の供給も必要とせず、初め、生成したエネルギのわずかな部分を交番バイアス及びミキサ回路の初期化のために使用する、非交番（固定）バイアスモードで動作する。図７Ｃに示すように、ホットキャリア太陽電池７００の電力出力は、バイアス回路５１０及びミキサ回路５４０に電力供給を提供するために使用され、それらは図５Ｃに示されており、前記太陽電池出力電力５９０から供給を受ける電力供給ライン５８５と共に破線の囲み５８０内にまとめて入っている。バイアス回路５１０及びミキサ回路５４０が安定状態に達するとすぐに（１ミリ秒未満）、本発明のホットキャリア太陽電池７００の交番バイアスモードの動作によって、ホットキャリア太陽電池７００を実装するために使用した従来のコア太陽電池５３０で得られる出力電力の２倍以上が得られると予想される。

直列バイアス回路９１０によって生成される、時間的に変化する光電圧もまた、既に説明したキャリア輸送加速効果を生むが、ホットキャリア太陽電池９００におけるキャリア輸送加速効果の大部分は、並列バイアス回路９２０によって達成されるものである。並列バイアス回路９２０は、コア太陽電池要素５３０にわたる、極めて短くかつ周期的な逆バイアスパルスを生成する。並列バイアス回路９２０が生成してコア太陽電池要素５３０にわたって印加されるバイアスの波形を、図９Ｃに示す。図９Ｂに示す波形は、持続時間ｔ_p、パルス反復サイクルＴ_p、振幅Ｖ_pをそれぞれ有する、逆バイアスの基本的に周期的な短いパルス流である。並列バイアス回路９２０が生成する各パルスをコア太陽電池５３０のコンタクトに印加すると、外部電場ε_extが発生し、この外部電場ε_extはコア太陽電池５３０のビルトイン電場ε_biと同一方向であり、従って実際には、電子を電池の負コンタクトに輸送し、正孔を電池の正コンタクトに輸送するビルトイン電場ε_biの効果を増強する。従来の太陽電池の（Ｉ、Ｖ）特性に呼応する値Ｖ_pの可能な範囲を、図４に符号４２５で示す。

並列バイアス回路９２０が生成する逆バイアスの持続時間ｔ_pの間、電子をホットキャリア太陽電池９００の負コンタクトに、正孔を正コンタクトに輸送するよう同一方向に作用する２つの電場ε_bi及びε_extが組み合わさった恊働効果の下で、キャリアがコア太陽電池５３０のコンタクトへと輸送される。コア太陽電池５３０の内部ビルトイン電場ε_biと、並列バイアス回路９２０が生成する逆バイアスパルスが印加されて発生する外部電場ε_extとの第一の、かつ主要な違いは、この外部電場ε_extは、コンタクトからコンタクトまで、電池の厚さ全体にわたって延在し、その一方で、内部ビルトイン電場ε_biはコア太陽電池５３０の空乏領域の厚さ内に存在することである。コア太陽電池５３０の内部ビルトイン電場ε_extと、並列バイアス回路９２０が生成する逆バイアスパルスが印加されて発生する外部電場ε_extとの第二の違いは、外部電場ε_extの強度は、所望のキャリア加速効果を生成するために必要な適切なレベルに設定することができることである。更に、外部電場ε_extは短い時間間隔で周期的に印加されるため、外部電場ε_extを生成する回路即ち並列バイアス回路９２０が消費する電力量は極めて少ない。

Claims

単接合並びに第１及び第２のコンタクトを有する太陽電池に関して、前記第１及び第２のコンタクトにわたるバイアスを、前記バイアスの最小値と最大値の間で周期的に交番させ、前記最小値と最大値は同一の極性であり；
前記バイアスの最小値と最大値の間での交番の期間は、前記太陽電池のホットキャリア冷却時間より短く、これにより、様々なエネルギレベルにわたって、前記太陽電池から光励起キャリアを抽出することを含む、太陽電池を動作させることを特徴とする方法。
前記太陽電池はバルク材料太陽電池であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
前記太陽電池には量子閉じ込めが組み込まれていることを特徴とする請求項１に記載の方法。
前記バイアスの最小値は、前記太陽電池のビルトインポテンシャルが、前記太陽電池内で光励起される電子及び正孔（キャリア）を、前記太陽電池の前記第１及び第２のコンタクトに向けて、その最大値に近づく又は到達する輸送速度で加速するために十分なほど高くなるようなバイアス値であり；並びに前記バイアスの最大値は、前記太陽電池内で生成される前記光励起キャリア（ホットキャリア）の電気化学ポテンシャルの最大値と実質的に等しいことを特徴とする請求項１に記載の方法。
前記太陽電池はまず、固定バイアスで動作して、回路に電力を供給して、これによって、前記第１及び第２のコンタクトにわたる前記バイアスを、前記バイアスの最小値と最大値の間で周期的に交番させることを特徴とする請求項４に記載の方法。
前記太陽電池のバイアス値が前記バイアスの最小値に近づく又は到達するサブ期間は、前記太陽電池が達成する平均光電圧を、その可能な最高値又はその付近に維持するために十分なほど短く選択されることを特徴とする請求項４に記載の方法。
前記太陽電池のバイアス値が前記バイアスの最小値に近づく又は到達する前記サブ期間は、前記太陽電池内の前記光励起キャリアの実質的に全てを、前記ホットキャリア冷却時間内に、前記太陽電池の前記第１及び第２のコンタクトへ輸送するような平均キャリア輸送速度を持続するために十分なほど長く選択されることを特徴とする請求項４に記載の方法。
前記バイアスの最小値と最大値の間での周期的な交番の前記期間、及び前記サブ期間と前記交番期間との比は、前記太陽電池の禁制帯幅、キャリア移動性及び結晶格子特性に応じて選択されることを特徴とする請求項７に記載の方法。
前記バイアスの前記交番は、前記交番期間より短い少なくとも１つの時間間隔を含み、その間に、前記太陽電池のバイアスは、前記太陽電池内の前記光励起キャリアの実質的に全てを、前記ホットキャリア冷却時間内に、前記第１及び第２のコンタクトへ輸送するために十分な平均キャリア輸送速度を持続するような、前記バイアスの最小値および最大値の極性の反対の極性、持続時間及び反復期間のバイアス値に到達することを特徴とする請求項４に記載の方法。
前記太陽電池のバイアス値が前記バイアスの最小値に近づく又は到達する前記サブ期間は、前記太陽電池内の前記光励起キャリアの実質的に全てを、前記ホットキャリア冷却時間内に、前記第１及び第２のコンタクトへ輸送するような平均キャリア輸送速度を持続するために十分なほど長く選択され、
前記太陽電池のバイアス値が前記バイアスの最小値に近づく又は到達する前記サブ期間は、前記太陽電池が達成する前記平均光電圧を、その可能な最高値又はその付近に維持するために十分なほど短く選択され、
前記バイアスの最小値と最大値の間での周期的な交番の前記期間、及び前記サブ期間と前記交番期間との比は、前記太陽電池の前記禁制帯幅、前記キャリア移動性及び前記結晶格子特性に応じて選択され、
これにより、前記太陽電池のコンタクト間での前記抽出エネルギの分離が、前記太陽電池内の前記光励起キャリアの前記電気化学ポテンシャルのプロファイルに実質的に適合する様々な抽出エネルギにわたって一時的に広がることができ、従って、単接合太陽電池が、多接合太陽電池のエネルギ抽出効率の便益を有することができるようになることを特徴とする請求項９に記載の方法。
前記太陽電池のバイアス値が前記バイアスの最小値に近づく又は到達する前記サブ期間は、前記太陽電池内の前記光励起キャリアの実質的に全てを、前記ホットキャリア冷却時間内に、前記第１及び第２のコンタクトへ輸送するような平均キャリア輸送速度を持続するために十分なほど長く選択され、
前記太陽電池のバイアス値が前記バイアスの最小値に近づく又は到達する前記サブ期間は、前記太陽電池が達成する前記平均光電圧を、その可能な最高値又はその付近に維持するために十分なほど短く選択され、
前記バイアスの最小値と最大値の間での周期的な交番の前記期間、及び前記サブ期間と前記交番期間との比は、前記太陽電池の前記禁制帯幅、前記キャリア移動性及び前記結晶格子特性に応じて選択され、
これにより、前記太陽電池のコンタクト間での前記抽出エネルギの分離が、前記ホットキャリア冷却速度と同等、またはこれより速い速度で、広範な抽出エネルギにわたって一時的に広がることができ、
これにより、前記太陽電池内の前記光励起キャリア間の前記エネルギ分離と実質的に等しい、前記コンタクト間の瞬間的なエネルギ分離によって、前記太陽電池のコンタクトに到達する前記光励起キャリアを、各前記コンタクトにおける、時間的に不連続の狭い抽出エネルギ幅を通して、前記太陽電池の負荷へと輸送することができるようになることを特徴とする請求項９に記載の方法。
前記太陽電池の材料は、シリコン（Ｓｉ）、ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）、テルル化カドミウム（ＣｄＴｅ）、銅インジウムジセレニド（ＣＩＳ）、銅インジウムガリウムジセレニド（ＣＩＧＳ）及びIII−Ｖ材料の合金から選択され；前記太陽電池の前記第１及び第２のコンタクト間での、前記バイアスの最小値と最大値の間での前記バイアス値の前記交番は、前記ホットキャリア冷却時間と同等、又はこれより短い交番期間を有し、これにより、前記ホットキャリアを、前記太陽電池材料又は前記太陽電池のコンタクト内で冷却される前に前記太陽電池から抽出できるような、前記時間的に不連続の狭い抽出エネルギ幅を可能とすることを特徴とする請求項１１に記載の方法。
前記太陽電池の前記材料は、シリコン（Ｓｉ）、ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）、テルル化カドミウム（ＣｄＴｅ）、銅インジウムジセレニド（ＣＩＳ）、銅インジウムガリウムジセレニド（ＣＩＧＳ）及びIII−Ｖ材料の合金から選択されることを特徴とする請求項９に記載の方法。
前記バイアスの最小値と最大値の間での前記太陽電池の前記バイアス値の前記交番は、前記太陽電池材料の前記禁制帯幅エネルギから、前記太陽電池から抽出される前記ホットキャリアの前記電気化学ポテンシャルの前記最大値と実質的に等しいエネルギにまで及ぶ、前記太陽電池内で生成される前記光励起キャリアの前記エネルギプロファイルに実質的に適合する様々な抽出エネルギにわたって、前記太陽電池内の前記光励起キャリアを抽出することを特徴とする請求項１３に記載の方法。
前記太陽電池は、量子閉じ込め構造若しくは光閉じ込め構造又はその両方を備えることを特徴とする請求項１３に記載の方法。
前記バイアスの最小値と最大値の間での前記太陽電池の前記バイアス値の前記交番は、前記太陽電池材料の前記禁制帯幅エネルギから、前記太陽電池から抽出される前記ホットキャリアの前記電気化学ポテンシャルの前記最大値と実質的に等しいエネルギにまで及ぶエネルギ範囲にわたって広がるエネルギを有する太陽光の光子によって光励起された、前記太陽電池内のキャリアを抽出することを特徴とする請求項１５に記載の方法。
前記太陽電池の前記バイアス値の前記交番は、前記太陽電池の前記禁制帯幅エネルギの実質的に下から、前記太陽電池から抽出される前記ホットキャリアの前記電気化学ポテンシャルの前記最大値と実質的に等しいエネルギ値にまで及ぶ、前記太陽電池内で生成される前記光励起キャリアの前記エネルギプロファイルに実質的に適合する様々な抽出エネルギにわたって、前記太陽電池内の光励起キャリアの抽出を提供することを特徴とする請求項１５に記載の方法。
前記太陽電池の前記バイアス値の前記交番は、前記太陽電池の前記禁制帯幅エネルギの実質的に下から、前記太陽電池から抽出される前記ホットキャリアの前記電気化学ポテンシャルの前記最大値と実質的に等しいエネルギにまでの、広範なエネルギ範囲にわたって広がるエネルギを有する太陽光の光子によって光励起された、前記太陽電池内のキャリアの抽出を引き起こすことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
前記太陽電池は、量子井戸又は量子ドットからなる量子閉じ込め構造を備えることを特徴とする請求項１５に記載の方法。
前記量子閉じ込め構造は、多重量子井戸を含み、
前記多重量子井戸の禁制帯幅は、勾配を含み、これにより、前記量子井戸に様々な異なる禁制帯幅値を提供し、前記様々な異なる禁制帯幅値は、前記太陽電池材料の禁制帯幅値未満であることを特徴とする請求項１９に記載の方法。
コア太陽電池；
前記コア太陽電池に連結されたバイアス回路であって、時間的に変化するバイアスを前記コア太陽電池に提供し、前記コア太陽電池の出力から受け取る電気エネルギを出力負荷に連結する、バイアス回路；
を備える太陽電池であって、
前記コア太陽電池の前記出力の、前記時間的に変化するバイアスは、同一の極性の前記バイアスの最小値と最大値の間で交番し；
前記バイアスの最小値と最大値の間での前記バイアスの交番の期間は、前記コア太陽電池が、様々なエネルギレベルにわたる光励起キャリアを前記コア太陽電池から抽出するための、ホットキャリア冷却時間よりも短いことを特徴とする太陽電池。
前記コア太陽電池は第１及び第２のコンタクトを有し；
前記バイアス回路は、前記第１及び第２のコンタクト間のバイアス値が、前記バイアスの最小値と最大値の間で周期的に交番するように、接続され、
前記バイアスの最小値は、前記コア太陽電池の内部ビルトイン電場が、前記コア太陽電池内で生成される（光励起される）電子及び正孔（キャリア）が前記第１及び第２のコンタクトへ輸送されるほど十分に高くなるような値であり、
前記バイアスの最大値は、前記コア太陽電池内で生成される前記キャリア（ホットキャリア）の電気化学ポテンシャルの最大値と実質的に等しい値であることを特徴とする請求項２１に記載の太陽電池。
前記バイアス値の交番の前記期間は、前記バイアス値が前記バイアスの最小値に近づく又は到達することができるサブ期間を含み、
前記サブ期間は、前記コア太陽電池内の前記光励起キャリアの実質的に全てを、前記ホットキャリア冷却時間内に、前記第１及び第２のコンタクトへ輸送するような平均キャリア輸送速度を持続するために十分なほど長く選択されることを特徴とする請求項２２に記載の太陽電池。
前記バイアス値の交番の前記期間は、前記バイアス値が前記バイアスの最小値に近づく又は到達することができる前記サブ期間を含み、
前記サブ期間は、前記コア太陽電池が達成する平均光電圧を、その可能な最高値又はその付近に維持するために十分なほど短く選択されることを特徴とする請求項２２に記載の太陽電池。
前記バイアス値の交番の前記期間は、前記バイアス値が前記バイアスの最小値に近づく又は到達する前記サブ期間を含み、
前記サブ期間は、前記コア太陽電池内の前記光励起キャリアの実質的に全てを、前記ホットキャリア冷却時間内に、前記第１及び第２のコンタクトへ輸送するような平均キャリア輸送速度を持続するために十分なほど長く選択され、
前記サブ期間の持続時間と前記交番期間との比は、前記コア太陽電池の禁制帯幅、キャリア移動性及び結晶格子特性に応じて選択されることを特徴とする請求項２２に記載の太陽電池。
前記コア太陽電池は自己バイアス式であり、これにより、初期化にあたって、前記コア太陽電池は、固定バイアスで動作し、前記バイアス回路は、まず前記固定バイアスコア太陽電池から電力供給されて初期化され、続いて、前記コア太陽電池の安定状態動作のための交番バイアス値をもたらすことを特徴とする請求項２２に記載の太陽電池。
前記コア太陽電池は、III−Ｖ三元合金インジウムガリウムニトリド（Ｉｎ_xＧａ_1-xＮ）からなり、
下付き文字「ｘ」は、前記三元合金ＩｎＧａＮ内のインジウム取り込み比率を示し、
前記コア太陽電池には多重量子井戸が組み込まれ、
前記多重量子井戸にわたる前記「ｘ」を小さい値から大きい値に変化させ、窒化ガリウムの禁制帯幅にわたって広がる禁制帯幅を有する多数の量子井戸を生成することによって、前記量子井戸に関して様々な異なる禁制帯幅値を提供することにより、前記多重量子井戸の前記禁制帯幅は勾配を有し、前記様々な異なる禁制帯幅値は、前記コア太陽電池の前記禁制帯幅値未満であることを特徴とする請求項２２に記載の太陽電池。
前記コア太陽電池は、太陽放射のエネルギスペクトルの殆どにわたって広がる太陽光スペクトルを有することを特徴とする請求項２７に記載の太陽電池。
前記バイアス値の前記交番は、前記コア太陽電池の前記バイアスが前記バイアスの最小値および最大値の間の前記交番の前記極性の反対の極性のバイアス値に瞬間的に到達する少なくとも１つの短い時間間隔を中断し、
持続時間及び反復の期間は、前記コア太陽電池内の前記光励起キャリアの実質的に全てを、前記ホットキャリア冷却時間内に、前記第１及び第２のコンタクトへ輸送するのに十分な平均キャリア輸送速度を持続させることを特徴とする請求項２２に記載の太陽電池。
前記コア太陽電池の材料は、シリコン（Ｓｉ）、ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）、テルル化カドミウム（ＣｄＴｅ）、銅インジウムジセレニド（ＣＩＳ）、銅インジウムガリウムジセレニド（ＣＩＧＳ）及びIII−Ｖ材料の合金から選択されることを特徴とする請求項２９に記載の太陽電池。
前記コア太陽電池の材料は、シリコン（Ｓｉ）、ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）、テルル化カドミウム（ＣｄＴｅ）、銅インジウムジセレニド（ＣＩＳ）、銅インジウムガリウムジセレニド（ＣＩＧＳ）及びIII−Ｖ材料の合金から選択され；
前記バイアスの最小値と最大値の間での前記バイアス値の前記交番は、前記コア太陽電池材料の前記禁制帯幅エネルギから、前記コア太陽電池から抽出される前記ホットキャリアの前記電気化学ポテンシャルの前記最大値と実質的に等しいエネルギ値にまで及ぶ、前記コア太陽電池内で生成される前記光励起キャリアの前記エネルギプロファイルに実質的に適合する様々な抽出エネルギにわたる、前記コア太陽電池内の前記光励起キャリアの抽出につながることを特徴とする請求項２９に記載の太陽電池。
前記バイアス値の交番の前記期間は、前記バイアス値が最小値に近づく又は到達することができる前記サブ期間を含み、
前記サブ期間は、前記コア太陽電池が達成する前記平均光電圧を、その可能な最高値又はその付近に維持するために十分なほど短く、
また、前記サブ期間は、前記コア太陽電池内の前記光励起キャリアの実質的に全てを、前記ホットキャリア冷却時間内に、前記第１及び第２のコンタクトへ輸送するような平均キャリア輸送速度を持続するために十分なほど長く、
前記サブ期間の持続時間と前記交番期間との比は、前記コア太陽電池の前記禁制帯幅、前記キャリア移動性及び前記結晶格子特性に応じて選択され、
これにより、前記コア太陽電池のコンタクト間での前記抽出エネルギの分離が、前記コア太陽電池内の前記光励起キャリアの前記電気化学ポテンシャルのプロファイルに実質的に適合する広範な抽出エネルギにわたって一時的に広がることができ、従って、単接合太陽電池が、多接合太陽電池のエネルギ抽出効率の便益を有することができるようになることを特徴とする請求項２９に記載の太陽電池。
前記バイアス値の交番の前記期間は、前記バイアス値が最小値に近づく又は到達することができる前記サブ期間を含み、
前記サブ期間は、前記コア太陽電池が達成する前記平均光電圧を、その可能な最高値又はその付近に維持するために十分なほど短く、
また、前記サブ期間は、前記コア太陽電池内の前記光励起キャリアの実質的に全てを、前記ホットキャリア冷却時間内に、前記第１及び第２のコンタクトへ輸送するような平均キャリア輸送速度を持続するために十分なほど長く、
前記サブ期間の持続時間と前記交番期間との比は、前記コア太陽電池の前記禁制帯幅、前記キャリア移動性及び前記結晶格子特性に応じて選択され、
これにより、前記コア太陽電池のコンタクト間での前記抽出エネルギの分離が、前記コア太陽電池内の前記光励起キャリアの前記電気化学ポテンシャルのプロファイルに実質的に適合する広範な抽出エネルギにわたって一時的に広がることができ、従って、前記コア太陽電池が、前記第１及び第２のコンタクト間に固定バイアスを有する前記コア太陽電池を使用して達成可能なものよりも高い光電圧及び光電流値を達成することができるようになることを特徴とする請求項２９に記載の太陽電池。
前記バイアス回路は、前記コア太陽電池の背面に設置される回路基板又は集積回路チップ上に実装され、前記コア太陽電池の前記交番バイアス値を引き起こすことを特徴とする請求項２９に記載の太陽電池。
前記コア太陽電池は、量子閉じ込め構造若しくは光閉じ込め構造又はその両方を備えることを特徴とする請求項２９に記載の太陽電池。
前記コア太陽電池は、量子井戸又は量子ドットからなる量子閉じ込め構造を備えることを特徴とする請求項３５に記載の太陽電池。
前記量子閉じ込め構造は、多重量子井戸を含み、
前記多重量子井戸の禁制帯幅は、勾配を含み、これにより、前記量子井戸に様々な異なる禁制帯幅値を提供し、前記様々な異なる禁制帯幅値は、前記コア太陽電池材料の禁制帯幅値未満であることを特徴とする請求項３６に記載の方法。
前記コア太陽電池の材料は、シリコン（Ｓｉ）、ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）、テルル化カドミウム（ＣｄＴｅ）、銅インジウムジセレニド（ＣＩＳ）、銅インジウムガリウムジセレニド（ＣＩＧＳ）及びIII−Ｖ材料の合金からなる群から選択され；
前記量子閉じ込め構造は、前記コア太陽電池材料の前記禁制帯幅エネルギの実質的に下から、前記コア太陽電池から抽出される前記ホットキャリアの前記電気化学ポテンシャルの前記最大値と実質的に等しいエネルギ値にまで及ぶ、前記コア太陽電池内で生成される前記光励起キャリアの前記エネルギプロファイルに実質的に適合する様々な抽出エネルギにわたる、前記コア太陽電池内の前記光励起キャリアの抽出を可能にすることを特徴とする請求項３６に記載の太陽電池。
前記コア太陽電池の材料は、シリコン（Ｓｉ）、ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）、テルル化カドミウム（ＣｄＴｅ）、銅インジウムジセレニド（ＣＩＳ）、銅インジウムガリウムジセレニド（ＣＩＧＳ）及びIII−Ｖ材料の合金からなる群から選択され；
前記量子閉じ込め構造は、前記コア太陽電池材料の前記禁制帯幅エネルギの実質的に下から、前記コア太陽電池から抽出される前記ホットキャリアの前記電気化学ポテンシャルの前記最大値と実質的に等しいエネルギ値にまで及ぶエネルギ範囲に広がるエネルギを有する、前記コア太陽電池内の光励起キャリアの抽出を可能にすることを特徴とする請求項３７に記載の太陽電池。
前記バイアス値の交番の前記期間は、前記バイアス値が最小値に近づく又は到達することができる前記サブ期間を含み、
前記サブ期間は、前記コア太陽電池内の前記光励起キャリアの実質的に全てを、前記ホットキャリア冷却時間内に、前記第１及び第２のコンタクトへ輸送するような平均キャリア輸送速度を持続するために十分なほど長く選択され、
また、前記サブ期間は、前記コア太陽電池が達成する前記平均光電圧を、その可能な最高値又はその付近に維持するために十分なほど短く、
前記サブ期間の持続時間と前記交番期間との比は、前記コア太陽電池の前記禁制帯幅、前記キャリア移動性及び前記結晶格子特性に応じて選択され、
これにより、前記太陽電池のコンタクト間での前記抽出エネルギの分離が、前記ホットキャリア冷却速度と同等、またはこれより速い速度で、広範な抽出エネルギにわたって一時的に広がることができ、
これにより、前記コア太陽電池内の前記光励起電子及び正孔（キャリア）間の前記エネルギ分離と実質的に等しい、前記コンタクト間の瞬間的なエネルギ分離によって、前記コア太陽電池のコンタクトに到達する前記光励起キャリアを、各前記コンタクトにおける、時間的に不連続の狭い抽出エネルギ幅を通して、前記太陽電池の負荷へ輸送することができるようになることを特徴とする請求項２９に記載の太陽電池。
前記コア太陽電池の材料は、シリコン（Ｓｉ）、ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）、テルル化カドミウム（ＣｄＴｅ）、銅インジウムジセレニド（ＣＩＳ）、銅インジウムガリウムジセレニド（ＣＩＧＳ）及びIII−Ｖ材料の合金からなる群から選択され、これによって、前記ホットキャリアを、前記コア太陽電池の材料又は前記対１及び第２のコンタクト内で冷却される前に抽出することができることを特徴とする請求項４０に記載の太陽電池。
前記コア太陽電池は、反射性側壁、反射性背面及び質感加工された上面を有する微小キャビティの形態の、光閉じ込め構造を更に備え；
前記光閉じ込め微小キャビティの前記反射背側壁を用いて、前記微小キャビティの前記上面の電気接触メッシュと、前記微小キャビティの前記背面の接触パッドとを相互接続することを特徴とする請求項２９に記載の太陽電池。
前記光閉じ込め微小キャビティは、前記第１及び第２のコンタクト間に、前記コア太陽電池からの前記ホットキャリアの抽出を可能とするのに十分なほど小さい距離を提供することを特徴とする請求項４２に記載の太陽電池。
前記微小キャビティは、前記コア太陽電池内で生成される光子（内部放出光子）の閉じ込め及びその後の吸収、並びにそれに続く、前記コア太陽電池からの前記内部放出光子による光励起キャリアの抽出を可能にすることにより、前記コア太陽電池の効率を更に向上させることを特徴とする請求項４２に記載の太陽電池構造。
前記バイアス回路は、時間的に変化する非散逸性負荷を前記コア太陽電池に提供することを特徴とする請求項２１に記載の太陽電池。
前記バイアス回路はスイッチング調整器であることを特徴とする請求項２１に記載の太陽電池。
前記スイッチング調整器の切り替えは、前記スイッチング調整器の入力に連結され、前記バイアスの最小値及び最大値を達成するように前記スイッチング調整器を制御する電圧制御によるものであることを特徴とする請求項４６に記載の太陽電池。
前記コア太陽電池はバルク材料太陽電池であることを特徴とする請求項２１に記載の太陽電池。
前記コア太陽電池には量子閉じ込めが組み込まれることを特徴とする請求項２１に記載の太陽電池。
第１及び第２のコンタクトを有する太陽電池と、前記第１及び第２のコンタクトに連結された単接合を供給し、
前記太陽電池の動作の間、前記第１及び第２のコンタクトに、負荷の変化を引き起こし、
前記変化する負荷は、第１及び第２の太陽電池電圧の間を交番させるため前記第１及び第２のコンタクトの電圧差を起こし、
前記変化する負荷の交番の期間は、前記太陽電池電圧に前記第１及び第２の太陽電池電圧の間を、同じ交番の期間での交番し、
前記バイアスの最小値と最大値の間での交番の期間は、前記太陽電池のホットキャリア冷却時間より短く、これにより、様々なエネルギレベルにわたって、前記太陽電池から光励起キャリアを抽出することを特徴とする太陽電池を動作する方法。
前記太陽電池電圧の最小値は、太陽電池のビルトインポテンシャルが、前記太陽電池内で光励起される電子及び正孔（キャリア）を、前記太陽電池の前記第１及び第２のコンタクトに向けて、その最大に近づく又は到達する輸送速度で加速するために十分なほど速くなるような輸送速度であり；並びに
前記太陽電池電圧の最大値は、前記太陽電池内で生成される前記光励起キャリア（ホットキャリア）の電気化学ポテンシャルの最大値と実質的に等しいことを特徴とする請求項５０に記載の方法。
前記太陽電池電圧が前記太陽電池電圧の最小値に近づく又は到達するサブ期間は、前記太陽電池電圧が達成する平均光電圧を、その可能な最高電圧又はその付近の前記第１及び第２の間に維持するために十分なほど短く選択されることを特徴とする請求項５１に記載の方法。
前記太陽電池電圧が、前記コア太陽電池内の前記光励起キャリアの実質的に全てを、前記ホットキャリア冷却時間内に、前記第１及び第２のコンタクトへ輸送するのに十分な平均キャリア輸送速度を持続させる持続時間及び反復の期間のため逆の極性になる間、
前記交番は、前記交番期間より短い少なくとも１つの時間間隔で中断されることを特徴とする請求項５０に記載の方法。
コア太陽電池；
前記コア太陽電池に連結された負荷回路であって、時間的に変化する負荷を前記コア太陽電池に提供し、前記コア太陽電池の出力から受け取る電気エネルギを出力負荷に連結する、負荷回路；
を備える太陽電池であって、
前記コア太陽電池の前記出力の、前記時間的に変化する負荷は、前記太陽電池電圧の最小値と最大値の間で交番し；
前記太陽電池電圧の最小値と最大値の間での前記太陽電池電圧の交番の期間は、前記コア太陽電池が、様々なエネルギレベルにわたる光励起キャリアを前記コア太陽電池から抽出するための、ホットキャリア冷却時間よりも短いことを特徴とする太陽電池。
前記負荷回路は、時間的に変化する非散逸性負荷を前記コア太陽電池に提供することを特徴とする請求項５４に記載の太陽電池。