2022 Fiscal Year Annual Research Report
Electrochemically deposited pn-junction solar cells based on iron oxide
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18K04232
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| Research Institution | Nagoya Institute of Technology |
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Principal Investigator |
市村 正也 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (30203110)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 酸化鉄 / 太陽電池 / 電気化学堆積 / pn接合 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、酸化鉄薄膜を、メッキの技術である電気化学堆積によって作製し、それを用いた薄膜太陽電池を作製する。赤サビという遍在する材料を原料とし、電気化学堆積という簡便安価な手法で作製することで、究極に安価な太陽電池作製を目指す。
2020年度までに、①FeSO4水溶液を用いた電気化学堆積によりFeOOH薄膜が得られ、それを空気中など酸化雰囲気でアニールするとFe2O3になること、②CuSO4を溶液に加えることでp型になること、③パルス電圧印加により銅の分布が均一になること、④無添加薄膜とCu添加薄膜でpn接合太陽電池が作製できること、を示した。無添加n型層とCu添加p型層からなる酸化鉄ホモ接合のpn接合ダイオードおよび太陽電池を初めて作製、報告したことは本研究の大きな成果と言える。しかし太陽電池の出力は微弱であり、素子構造や作製法に根本的な改良が必要と判断された。
そこで、2020年度より⑤pn界面に中間層としてMg(OH)2を挿入する、⑥堆積途中で不純物元素(Cu)を溶液に投入しpn二層を連続堆積させる、という新たな試みを主として行った。その結果、いずれの試みでも整流性を得ることには成功したが、漏れ電流が大きく、明確な光起電力特性は得られなかった。
2022年度は、引き続きMg(OH)2中間層挿入と、pn二層連続堆積の実験を行った。その結果、二つの構造の両方で、初めて光起電力特性が観測された。（中間層挿入素子については、学会発表を行った）しかし、残念ながら目標としていた発電効率1％には遠く届いていない。今後さらに新しいアイデアを取り入れていく必要がある。
なお、硫化酸化鉄FeSxOy薄膜をp型層とした太陽電池作製も試み、ZnOとのヘテロ接合で整流性と弱い光起電力を観測した。FeSxOy太陽電池作製も過去に例がなく、これも本研究の成果である。
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