Fabrication of high-efficiency, non-toxic- and rare-element-free thin-film solar cells by controlling the dynamics of minority carriers

• Project/Area Number: 24K01416
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 31020:Earth resource engineering, Energy sciences-related
• Research Institution: Nagaoka University of Technology
• Principal Investigator: 田中 久仁彦 長岡技術科学大学, 工学研究科, 教授 (30334692)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 山下 智樹 長岡技術科学大学, 工学研究科, 准教授 (60793099) ; 金井 綾香 長岡技術科学大学, 工学研究科, 助教 (90960849)
• Project Period (FY): 2024-04-01 – 2028-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2024)
• Budget Amount: ¥18,590,000 (Direct Cost: ¥14,300,000、Indirect Cost: ¥4,290,000); Fiscal Year 2027: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2026: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2025: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000); Fiscal Year 2024: ¥12,740,000 (Direct Cost: ¥9,800,000、Indirect Cost: ¥2,940,000)
• Keywords: 薄膜太陽電池 / 発光分光 / キャリアダイナミクス

Outline of Research at the Start

Cu2SnS3(CTS)は希少・有毒元素を含まないため多接合太陽電池の光吸収層として期待されている。しかし多接合太陽電池の実現には各単接合CTS系太陽電池の効率を改善する必要がある。効率改善には、光照射で生成された少数キャリアを再結合させずに外部に取り出す必要がある。本研究では効率が異なるCTS系太陽電池の定常状態光励起発光スペクトル、第一原理計算の結果、発光時間減衰曲線を比較し、光照射で生成した少数キャリアがどの欠陥にどの様に捕まるのかを明らかにする。そして、この結果を基に少数キャリアの制御を行い、効率低下要因である少数キャリア再結合を抑制することでCTS系単接合太陽電池の効率を改善を図る。