広禁制帯幅半導体との複合による極限高効率シリコン太陽電池の開発

1994 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 06558069
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 冬木 隆 京都大学, 工学部, 助教授 (10165459)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 木本 恒暢 京都大学, 工学部, 助手 (80225078) ; 松波 弘之 京都大学, 工学部, 教授 (50026035)
• Keywords: タンデム型太陽電池 / 広禁制帯幅半導体 / ヘテロエピタキシ-

Research Abstract

本研究は、シリコンならびにそれに格子整合して成長させたガリウムリン系広禁制帯幅半導体との複合材料系を用い、太陽光の広波長領域にわたって光エネルギーを最大限有効に活用し、30%を超える極限高効率を達成する新構造シリコン太陽電池を開発することを目的とする。本年度は、1]がリウムリン系半導体のヘテロエピタキシ-と禁制帯幅の精密制御、2]成長層の結晶性評価と価電子制御、の2つを主な課題として研究を遂行した。得られた成果は次の通りである。
1.原料流量比を精密に制御することにより、禁制帯幅を任意に変化できることを示し、高効率を達成するために最適な禁制帯幅を実現できた。基板温度、原料総流量など成長条件を詳細に検討し、再現性のよい制御技術を確立した。
2.走査電子顕微鏡による表面観察やX線回折法、ホトルミネッセンス法、等により成長層の結晶性を評価し高品質成長層を得る条件を確立した。素子作製プロセスの重要な課題である価電子制御について、まず、不純物添加に適切な原料ガスを検討、選択した。さらに所定の流量を原料ガスに加えることにより添加量の制御を実現し、高効率化に不可欠の高濃度の不純物添加を実現した。
以上の成果により所期の目的は達成されたと考えられる。今後、すでに計算機シミュレーションにより明らかにしている最適構造素子の作製とその動作特性の評価、作製プロセス技術の確立が必要である。

Research Products

• [Publications] T.Fuyuki: "Heteroepitaxial growth of InGap for extremely high-efficiency 2-terminal tandem solar cell with Si" Solar Energy Materials and Solar Cells. 35. 33-38 (1994)
• [Publications] T.Fuyuki: "Silicon-based 2 terminal tandem solar cells with lattice-matched buffer layers" Memoirs of the Faculty of Engineering,Kyoto Univ.56. 97-116 (1994)