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授業の目標
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代表的な環境発電デバイスの一つである太陽電池と熱電変換素子をテーマとし固体物性の基礎を学ぶ。学部で学んだ基礎知識を発展させ、実際の研究で活かせる専門知識を、実感し納得しながら以下を修得する。
（A)大学院での研究を洗練されたものとし、効率的に展開するために、物理的素養を幅広く身につける。
（B)学術会議で発表・質疑応答したり、様々な機会に（専門外の方にも）充分に説明したり、ができるような、コミュニケーション能力を習得する。
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到達目標
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授業を通して、以下に示す資質・能力を身につける。
①半導体の基礎的事項
（バンド構造、伝導型、キャリア密度、キャリア輸送、光吸収、ｐｎ接合の拡散電流、発生・再結合電流）
について説明できる。
②理想的な太陽電池の原理、特性について説明できる。
③実際の太陽電池の限界や制限について説明できる。
④熱電変換の原理、特性、応用例について説明できる。
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身につく能力
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＜全学ディプロマ・ポリシー＞
○(1)各研究科・専攻の専門分野に応じた高度な専門知識
○(2)各研究科・専攻の専門分野に応じた研究開発能力
(3)高い水準の幅広い教養と倫理観
(4)高度な専門知識・研究開発能力・倫理観・幅広い教養を統合し、問題を発見し解決する能力
(5)高度な専門知識・研究開発能力・倫理観・幅広い教養を統合し、グローカルな視野をもって社会的・経済的価値を創出する力
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授業の概要
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環境発電に関する材料物性について、太陽電池と熱電変換などをテーマとして、電子物性とデバイスの基礎と応用を以下のように学ぶ。
・学部課程において学んだ電子物性、電気電子材料を復習し、より高度な内容へ発展させる。
・定量的な議論ができるよう、数式を用いた論理展開をじっくり追い、問題を解きながら理解する。
・トピックスを通じ、最近の研究開発の動向を把握する。
・質疑応答
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授業の計画
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輪読形式で質疑応答（数式の導出も確認）を行い、適宜パワーポイントで補足説明をしながら、授業を進める。
１． 太陽電池というエネルギー源： 太陽光の日射量、スペクトル、変換効率と発電量
２． 半導体の基礎①： バンド構造、伝導型、キャリア密度
３． 半導体の基礎②： 光吸収、キャリアの輸送、再結合
４． 半導体の基礎③： 連続の式と拡散長、pn接合、ｐｎ接合の電流
５． 半導体の基礎④： ｐｎ接合の拡散電流、発生・再結合電流
６． 太陽電池の基礎①： 光起電力、太陽電池特性、過剰キャリア
７． 太陽電池の基礎②： 太陽電池の暗電流（拡散電流）、光電流、分光感度
８． 太陽電池の基礎③： スペクトル応用の数値計算、BSFと窓層、短絡電流
９． 太陽電池の実際①： 限界効率、実際の効率、反射防止膜
１０． 太陽電池の実際②： 集光・温度の影響、金属接触、ヘテロ接合
１１． 太陽電池の実際③： 光電気化学、タンデム型、多準位系、モジュール化
１２． 熱電変換の基礎： 無次元性能指数ZT
１３． 熱電変換の応用： 酸化物熱電変換材料、有機物熱電変換材料
１４． 熱電変換の実際： モジュール化、応用例
１５． トピックス
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授業時間外学修の指示
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manaba上で課題を与えるので、指示に従うこと。
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成績評価の方法
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担当部分の発表（50点）、ならびに、manabaで与える課題（50点）、それぞれの評価を和した総合評価点（100点）について、満点の60％以上に到達した場合に合格とする。
なお、欠席回数が5回を超えた時点で、不合格とする。
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テキスト・参考書等
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参考書：
市村正也 著『太陽電池入門』オーム社 税抜2,500円 ISBN：978-4-274-21191-1
益一哉・天川修平 著『電子物性とデバイス』コロナ社 税抜4,200円 ISBN：978-4-339-01809-7
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履修上の留意点
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毎回出席をとる。 基本的には、輪読形式で進める予定である。発表担当者以外の者にも発言を求める場合がある。
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資料
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備考
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受講にあたっては、学部で学ぶ「電気電子材料」、「物性物理学」、の基本的な知識（バンド構造、キャリア移動度、など）を有していることが望ましい。簡単な数式もそれなりに使う。ただしレベル的には、先行履修する「学部生でも十分に理解できる」内容とする。
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