2020 Fiscal Year Annual Research Report
光援用ナノプローブによる多元系半導体太陽電池中の光励起キャリアダイナミクスの解明
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17H02783
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
高橋 琢二 東京大学, 生産技術研究所, 教授 (20222086)
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2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | ナノプローブ / 太陽電池 / 光励起キャリア |
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| Outline of Annual Research Achievements |
光援用ケルビン・プローブ・フォース顕微鏡（P-KFM）において、我々の独自手法である間欠バイアス印加法に、ポンプ・プローブ手法を追加的に適用することによって、光起電力の時間分解計測に取り組んだ。時間分解能を決める一つの要素となる間欠バイアス用パルスの時間幅を2マイクロ秒程度に設定することで、Cu(In,Ga)(S,Se)2［以下、CIGSと記す］系太陽電池において十マイクロ秒から数十マイクロ秒オーダで上昇／減衰する光起電力信号の獲得に成功するとともに、特にその上昇時定数の長短がCIGS太陽電池特性の良し悪しと関連付けられることを見い出した。
一方、励起光を断続的に強度変調した際の光励起キャリアの非発光再結合に伴う試料の熱膨張量を周期的接触モードでのAFMカンチレバー振幅の変化から計測する光熱モードAFM（PT-AFM）においては、従来は、単純なオン・オフでの光強度変調を使用していた。それに対して、光の照射期間をさらに細かいパルス群に分割して、その分割数を変えた時のPT信号の変化を観測する手法を新たに発案し、PT信号の分割数依存性から熱膨張の発生源と試料表面との距離の違いを議論できることを示した。同手法を、アルカリ処理したCdS/CIGS構造に適用し、同処理がCdSとCIGSの界面の不活性化に有効であることを実験的に確認した。
さらに、光照射による表面空乏層容量の変化を捉える光容量AFM（PCap-AFM）を構築する上で重要な静電引力計測においては、複数の周波数成分を有する交流電圧を印加し、それらの差周波数などの高次周波数の静電引力を抽出することで空乏層容量の電圧依存性の強弱を直接画像化する新手法を開発し、CIGS材料上でその有効性を確認した。
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| Research Progress Status |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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