共鳴トンネル電流を利用したタンデム接合を有するアモルファス太陽電池の高効率化

• Project/Area Number: 06750323
• Research Category: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Electronic materials/Electric materials
• Research Institution: Kobe University
• Principal Investigator: 木田 浩嗣 神戸大学, 工学部, 助手 (30186275)
• Project Period (FY): 1994
• Project Status: Completed (Fiscal Year 1994)
• Budget Amount: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000); Fiscal Year 1994: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
• Keywords: アモルファス太陽電池 / アモルファス半導体 / 太陽電池 / タンデム太陽電池 / タンデム接合

Research Abstract

a-Si太陽電池はp-i-n/p-i-n/・・・というふうに複数のp-i-n接合を縦続接続形成したいわゆるタンデム構造をしており、n/p接合即ちタンデム接合の機能向上とそれを裏打ちする動作機構の理解がタンデム太陽電池の性能向上には重要ではないかとの考えの下に本研究を行った。その際、タンデム接合のモデリングを理論的に行うために、本年度補助金により設備備品として「計算機」を導入し、その上でモデル計算を行った。その結果、タンデム太陽電池においてタンデム接合部が太陽電池性能に多大な効果を及ぼすことが明らかとなった。タンデム接合の基本構造である、n/p接合で起きているキャリア輸送現象のモデルを新しく様々に検討し、キャリア輸送機構と接合部の局在準位との強い関係を理論的に見出すと共に、接合に多層構造を作り込むことによりキャリア輸送が著しく改善される可能性があることを示した。補助を受け「計算機」を導入できたために、このような研究成果を生むことが出来たと言える。
実験の面では、タンデム接合に様々な工夫を加えた太陽電池について、電流電圧特性およびサブギャップ光に対する光吸収スペクトルを光電流として測定した。その結果、電流電圧特性、光吸収スペクトルの何れについても、多層薄膜化の効果を確認することができた。
本研究により得られた成果はより理想に近いセルどうしの接合を実現するための基礎となり、これをさらに発展させることにより、アモルファス太陽電池の飛躍的な性能向上に寄与するのではないかと考えられる。