2018 Fiscal Year Research-status Report
シリコンナノ粒子太陽電池の粒径制御による3次元周期配列構造の構築と高セル性能化
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17K05107
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| Research Institution | Tokyo Denki University |
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Principal Investigator |
佐藤 慶介 東京電機大学, 工学部, 教授 (70366384)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | シリコンナノ粒子 / ボロンドーピング / リンドーピング / テクスチャー構造 / ナノ粒子配列制御 / 粒径制御 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
今年度は、前年度の課題であったp型ボロンまたはn型リンをドープしたシリコンナノ粒子の生成工程において混在していた残留不純物材料の除去方法について検討した。本研究では、超遠心機による分級条件を最適化することでp型またはn型シリコンナノ粒子のみを抽出させた。次いで、p型またはn型シリコンナノ粒子を配列させるための下地シリコン基板のテンプレートとしてピラミッド構造、逆ピラミッド構造、ナノワイヤアレイ構造を作製した。ピラミッド構造は、シリコン基板を水酸化カリウム/エッチング剤混合溶媒に浸漬させることで作製した。逆ピラミッド構造は、フォトリソグラフィ技術により周期的にパターン化されたレジストマスクをシリコン基板上に形成し、その基板をエッチング剤に浸漬させることでパターン内に逆ピラミッド構造を形成した。ナノワイヤアレイ構造は、シリコン基板をフッ化水素酸/硝酸銀/純水混合溶媒とフッ化水素酸/過酸化水素/純水混合溶媒に浸漬させることで作製した。これらのテンプレート基板に対して、今年度はピラミッド構造を有するシリコン基板を用い、そのピラミッド構造上に粒径制御したp型またはn型シリコンナノ粒子（前年度確立した粒径制御技術を用いてp型ナノ粒子では4.0 nmの平均粒径、n型ナノ粒子では3.8 nmの平均粒径を使用）を3次元的に配列させた。ナノ粒子の配列状態を分析したところ、ピラミッド表面上にナノ粒子の3次元周期配列構造を形成させることができた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
今年度の目標であったp型またはn型シリコンナノ粒子のみを抽出する方法を構築することができた。また、本研究で使用する下地シリコン基板のテンプレートを作製し、ピラミッド構造に対してはナノ粒子の3次元周期配列構造技術を確立することができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
今年度作製した下地シリコン基板のテンプレートである逆ピラミッド構造とナノワイヤアレイ構造に対して粒径制御したp型またはn型シリコンナノ粒子を3次元的に配列させ、ナノ粒子の配列状態を分析する。その結果から、両構造におけるナノ粒子の3次元周期配列制御技術を確立する。次いで、ピラミッド構造、逆ピラミッド構造、ナノワイヤアレイ構造のテンプレート基板を用いた太陽電池を作製し、ナノ粒子の配列状態とセル性能の最適な条件を見出す。また、光電変換層内にキャリア輸送層を導入し、輸送層がセル性能に与える効果を調査することで3次元周期配列構造ならびにキャリア輸送層を導入したシリコンナノ粒子による高効率太陽電池の製造技術を構築する。
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Research Products
(15 results)
