金属超微粒子を施した半導体を用いる高効率・低コストの新型太陽電池

1993 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 05453191
• Research Field: エネルギー学一般・原子力学
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 中戸 義禮 大阪大学, 基礎工学部, 教授 (70029502)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 八重 真治 大阪大学, 基礎工学部, 助手 (00239716) ; 小林 光 大阪大学, 有機光工学研究センター, 助教授 (90195800)
• Keywords: 太陽電池 / シリコン / 半導体 / 金属超微粒子 / 透明導電膜 / 光起電力 / 接合界面構造

Research Abstract

本研究では、我々の見つけ出した新しい接合を持つ太陽電池、すなわち、金属超微粒子を施した半導体電極を用いる湿式太陽電池、ならびに、金属超粒子を施した半導体上に酸化インジウム錫などの透明導電膜を施した構造の固体太陽電池について、高効率化を目指して、作製条件および接合界面構造と光起電力との関係を調べた。まず、n-Si電極上の金属(白金)超微粒子の粒径および粒子間距離を制御する方法として、白金超微粒子のLB膜を利用する方法を検討した。ポリビニルピロリドンを含むアルコール水溶液中で白金コロイドを作製し、これを水面に展開してLB膜を作製して、これをn-Si上に移しとる方法で、Si上の白金超微粒子の密度を制御することができた。低い粒子密度で白金を付けて300℃で熱処理した場合、また、高い粒子密度で白金をつけて150℃以下で熱処理した場合に、ともに高い光起電力が発生し、この解析から、これらが少数キャリア支配の理想的な太陽電池になっていることを明らかにした。さらに、Si上に酸化インジウム錫などの透明導電膜をスプレー法で付けた固体太陽電池について研究し、スプレー溶液の溶媒が光起電力に大きな影響を及ぼすこと、また、テクスチャー化したSiの場合、Si上に予備的に酸化膜を形成し、透明導電膜堆積後に窒素下でアニール処理を施すと、15%という高い効率の太陽電池が得られることを明らかにした。酸化インジウム錫より安価な酸化亜鉛を利用する方法も検討し、6%の効率を持つ太陽電池が得られた。ただし、酸化亜鉛の仕事関数が小さいため光起電力が小さく、効率の向上にはこの問題の解決が必要であることが明らかになった。

Research Products

• [Publications] Takao Ishida: "Structures and Properties of Electron-beam-evaporated Indium Tin Oxide Films as Studied by x-ray Photoelectron Spectroscopy and Work-function Measurements" JOURNAL OF APPLIED PHYSICS. 73. 4344-4350 (1993)
• [Publications] Hikaru Kobayashi: "Increases in Photovoltage of“Indium Tin Oxide/Silicon Oxide/Mat-textured n-Silicon"Junction Solar Cells by Silicon Preoxidation and Annealing Processes." JOURNAL OF APPLIED PHYSICS. 74. 4756-4761 (1993)
• [Publications] Takao Ishida: "Dependence of Photovoltages of Spray-deposited Indium Tin Oxide-Si Junction Solar Cells on Spray Solvents" JOURNAL OF THE ELECTROCHEMICAL SOCIETY. (in press).