2022 Fiscal Year Annual Research Report
銅ハライド化合物の価電子帯制御で実現する透明塗布型太陽電池
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20K04567
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| Research Institution | Tsuruoka National College of Technology |
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Principal Investigator |
森谷 克彦 鶴岡工業高等専門学校, その他部局等, 准教授 (90509671)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
田中 久仁彦 長岡技術科学大学, 工学研究科, 教授 (30334692)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 透明塗布型太陽電池 / 透明p型半導体 / 銅ハライド化合物 / 非真空プロセス / 価電子帯制御 / 低コスト / 環境調和型半導体 / 生活環境改善 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は透明p型半導体材料として，資源戦略的に優れたCuI_(1-X)I_X（CuICl）薄膜を非真空プロセスで作製し，その物性（バンドギャップ（Eg）、伝導帯の下端（E_CBM）、価電子帯の上端（E_VBM））の組成依存性を明らかにし，透明p型半導体としてのポテンシャルを確立するとともに，これらの物性を活かした透明塗布型太陽電池を実現することを目標とし研究を進めた．
価電子帯制御を行うため，各組成におけるCuIClの物性評価を行った．その結果，バンドギャップは混合比Xが1.0から0.8では徐々に減少し、Xが0.6から0.0にかけて増加するという結果が得られた．また，イオン化ポテンシャル測定では，混合比Xが大きくなるにつれ，測定値が大きくなった．得られた結果より，透明pn接合を形成し，発電を目標に研究を行った．その結果，p型半導体CuIClとn型半導体ZnO:Alの積層構造は構築できるものの，発電には至らなかった．
原因として，「p型半導体CuIClとn型半導体ZnO:Alの適切な熱処理条件が異なる」，「塗布溶液に用いる溶媒が同じである」，この2つが考えられた．そのため，熱処理条件と用いる溶媒の変更に焦点を当て研究を行った．その結果，溶媒においては同一溶媒でも条件によって積層は可能であることが分かった．しかしながら，各層の必要な熱処理条件が大きく異なることから最適な条件を見出すことはできなかった．また工業化を視野に入れ，物性評価用に用いていた石英基板をより安価なソーダライムガラス基板に変更した．その結果，アルカリ成分を多く含む基板とほとんど含まない石英基板ではその物性に変化が見られた．これらの結果は，CuICl薄膜を使用した透明塗布型太陽電池の作製に役立つと期待される．
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