2008 Fiscal Year Annual Research Report
シリサイド半導体の禁制帯幅拡大と伝導型制御による高効率太陽電池
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18360005
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| Research Institution | University of Tsukuba |
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Principal Investigator |
末益 崇 University of Tsukuba, 大学院・数理物質科学研究科, 准教授 (40282339)
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| Keywords | シリサイド半導体 / 分光感度 / Al誘起層交換 / 分子線エピタキシー |
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| Research Abstract |
本研究では、資源が豊富な元素で構成されるBaSi2を用いて、その特徴である禁制帯幅が太陽電池にふさわしい1.4eVに制御できること、さらに、光吸収係数が結晶Siに比べて2桁大きいことを利用することで、薄膜結晶太陽電池を作成することを目的とする。最終年度は、Si(111)基板および(111)配向Si膜を有するSiO2基板上に、分子線エピタキシー法によりBaSi2膜を堆積し、分光感度特性および外部量子効率を評価した。Si(111)基板上にBaSi2膜(900nm)を分子線エピタキシー法でエピタキシャル成長し、棒状AI電極を1.5mm間隔で蒸着した。この試料の分光感度特性のバイアス電圧依存性を室温で評価した。その結果、BaSi2の禁制帯幅に近い約1.25eV付近から明瞭に立ち上がる特性が得られ、バイアス電圧の増加とともに分光感度も向上した。1.7eVの光子に対し、2Vで外部量子効率は2%に達した。この実験では、光照射により発生したキャリアを電極間の電場で引き出した。したがって、バイアス電圧を大きくすると、キャリアのドリフト速度が増加し、欠陥で再結合する前に電極に到達するキャリアが増えた。BaSi2pn接合では、より大きな電場(〜104V/cm)が存在し、`キャリアの走行距離も短いため(〜1μm)、より大きな外部量子効率が期待できる。続いて、SiO2基板上にAi誘起層交換法により、9o%以上の領域で(111)配向したSi連続膜を得た。さらに、(111)配向Si多結晶膜上に、分子線エピタキシー法により、多結晶BaSi2(300nm)膜を堆積した。下地のSi層は(111)配向していたが、表面が荒いためか、BaSi2はα軸配向しなかった。棒状Al電極を1.5mm間隔でBaSi2膜表面に蒸着し、室温で分光感度特性を測定したところ、BaSi2エピタキシャル膜と同様に、約1.25eVから立ち上がる明瞭な特性が得られ、Si(111)基板上のBaSi2エピタキシャル膜と比べて、外部量子効率の点でも遜色ない特性を得た。
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