2022 Fiscal Year Annual Research Report
マルチバンドギャップ半導体を用いた中間バンド型太陽電池における光電変換機構の解明
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19H02661
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| Research Institution | Saga University |
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Principal Investigator |
田中 徹 佐賀大学, 理工学部, 教授 (20325591)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
郭 其新 佐賀大学, シンクロトロン光応用研究センター, 教授 (60243995)
齊藤 勝彦 佐賀大学, シンクロトロン光応用研究センター, 助教 (40380795)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 中間バンド型太陽電池 / マルチバンドギャップ半導体 / テルル化亜鉛 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
太陽電池が将来のエネルギー源として中心的役割を果たすためには，変換効率の飛躍的な向上が不可欠であり，理論効率限界を打ち破る新しい概念に基づく超高効率太陽電池の開発が期待されている。本研究では，その候補の一つであるマルチバンドギャップ半導体を用いた中間バンド型太陽電池における光電変換機構を明らかにすることで，高効率化のための道筋を明確化し，その制御技術を確立することを目的としている。2022年度は以下の研究を実施した。
(1)マルチバンドギャップ半導体ZnTeO系材料を用いた中間バンド型太陽電池の二段階光吸収電流を系統的に評価するため，価電子帯から中間バンド，中間バンドから伝導帯への二種類の励起エネルギーに相当する波長のレーザー光を用いた自動測定システムを構築した。これにより各レーザー光の照射強度に対する依存性を評価することが可能となった。
(2)(1)で構築した測定システムを用いて，ZnCdTeO中間バンド型太陽電池の二段階光吸収電流の温度依存性，照射強度依存性を評価した結果，中間バンドから隣接層の伝導帯への電子の直接流出が室温動作上の課題であることが分かった。今後，中間バンドの電子を閉じ込めるブロック層をより強固なものとすることによる特性改善が示唆された。
(3)中間バンドを介した再結合を抑制することを目指して，材料・構造設計の観点から理論的考察を進めた。
(4)中間バンド型太陽電池のブロック層として用いているZnTe薄膜について，p型伝導制御を目的に燐(P)ドーピング実験を進めた。PソースとしてInPを用いて，同時供給法，交互供給法，Kセルへのキャップ装着効果を明らかにした。これらの研究によりPドーピングによるキャリア濃度制御技術を概ね確立することができた。また，太陽電池のn型透明導電膜，コンタクト層として可能性のあるZnCdO, Cu3N等についても薄膜の作製と評価を行った。
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| Research Progress Status |
令和4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4年度が最終年度であるため、記入しない。
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