2016 Fiscal Year Annual Research Report
Creation and simple fabrication of crystalline silicon film-carbon nanotube flexible solar cells
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15K14216
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| Research Institution | Waseda University |
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Principal Investigator |
野田 優 早稲田大学, 理工学術院, 教授 (50312997)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 太陽電池 / 結晶シリコン薄膜 / 急速蒸着 / カーボンナノチューブ / 塗布 / 簡易製造 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、①大結晶Si薄膜の1分作製と、②結晶SiへのCNT塗布によるセル化を推進してきた。
①では、H28年度までに耐熱性製膜基板上にて大結晶Si薄膜の1分作製を実現、H29年度はSi薄膜のプラスチック上への転写に取り組んだ。製膜基板上へのSiの密着層として用いたアモルファスカーボン(a-C)膜を0.2 μm以上に厚膜化すると、Si製膜後もa-C膜が残存、a-C膜が破断箇所となりSi膜が製膜基板から部分的に剥がれることが分かった。熱膨張係数の小さい石英ガラス基板では冷却時にSi膜に引張応力が生じSi膜にクラックが入り、熱膨張係数の大きいサファイア基板を用いるとSi膜に圧縮応力が生じSi膜が自動的に剥がれることを見出した。後者では冷却時にSi膜が落下してしまうため、いかにプラスチック機材へ転写するかが課題である。一部のサンプルにて、冷却後にSi膜に粘着テープを貼り剥がす方法で15 mm角程度のSi膜を回収できたが、安定した転写が課題である。
Si膜のプラスチック上への転写が確立できなかったため、②は単結晶Siウェハを用いた検討を継続した。H28年度は面状Au電極に直径2 mmの円形の窓を設けてセルを作ったが、今年度はAuの格子状電極による20 mm角の大面積化を試みた。Au電極とSi基板とをSiO2層で電気的に絶縁しつつCNT膜はSi表面と良好に接続する必要がある。Au電極とSiO2絶縁層の位置制御に苦労し、現状、発電効率は数%に留まっている。
計画外の内容として、東京工業大学・伊原研究室との共同研究でポーラスシリコン犠牲層へ我々の急速蒸着法を適用し、有効性を確認した。また、本研究で想定する太陽電池製造プロセスのライフサイクルアセスメントに着手した。
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