2017 Fiscal Year Annual Research Report
Development of next-generation transparent electrodes for solar cells utilizing near-infrared light
| Project/Area Number |
15K04687
|
|---|
| Research Institution | The University of Tokyo |
|---|
Principal Investigator |
中尾 祥一郎 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 特任研究員 (50450771)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
|
| Keywords | 透明導電膜 / 酸化スズ / テクスチャ構造 / スパッタ法 / 自己組織化 / ナノ粒子 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
昨年度、太陽電池応用に重要なテクスチャ構造の作製技術の作製方法(自己組織化Snナノ粒子法)を考案・実証した。この手法を赤外領域対応させる為にはSnナノ粒子の粒径を1~3ミクロン程度に制御する必要がある。スパッタ法でSnナノ粒子作製用の前駆体薄膜の作製条件を詳細に調べた。その結果、(1)前駆体薄膜は凝集や再結晶による表面粗さの粗大化が起きやすい事、(2)そのような荒い表面はSnナノ粒子の粒径分布の不均一化をもたらす事、(3)これらの問題を回避する為には、高堆積速度の成膜によって凝集・再結晶化を抑制すれば良いことが分かった。以上の最適化によって粒径分布の均一性に優れた1~3ミクロンのSnナノ粒子の作製に成功した。
以上の結果に加えてドーパントについて再検討を行った。第一原理計算からSb,F,Ta,Pは全て同等のポテンシャル、即ち100%の活性化率を示す。その一方、実験的にはドーパント種や成膜方法の違いによって、活性化率および移動度の値は大きく異なる。特にPに関しては信頼性のおける実験報告がこれまでほとんど存在しなかった。本研究ではPLD法を用いて、PドープSnO2の輸送特性の作製条件依存性を詳細に調べた。その結果、比較的高いキャリア濃度と活性化率が得られ、第一原理計算を裏付ける事が出来た。しかしながら、他の典型的なドーパントであるTaやSbと違い、高成膜温度において移動度が大きく抑制され、また希薄ドープ域においても活性化率は100%ではなく50%程度の値に留まった。この特異な振る舞いは、表面下のPが表面まで拡散・蒸発しSn欠損を誘起するモデルで説明できる。Pは実用的なドーパントで無いが、Sn欠損の理解・制御に重要な系であると考えられる。
|
