2010 Fiscal Year Annual Research Report
光KFMによる太陽電池材料中の少数キャリアダイナミクスの解明
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21360143
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
高橋 琢二 東京大学, 生産技術研究所, 准教授 (20222086)
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| Keywords | ケルビン・プローブ・フォース顕微鏡 / 太陽電池材料 / 少数キャリア / AFM光熱分光計測法 / 非発光再結合 |
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| Research Abstract |
本研究では、多結晶系や薄膜系、ナノクリスタル系といった内部に微細な構造を持った太陽電池材料に対して我々が独自に開発している光KFM手法やAFM光熱分光計測法などのナノプローブ手法を適用し、太陽電池の特性を決める重要なパラメータとしての少数キャリアの拡散長、寿命、移動度などのダイナミクスとその空間分布、また、非発光再結合プロセスやその再結合中心の空間分布、等を詳細に調べることによって、太陽電池材料の特性を多角的に評価して、同材料の特性改善へ貢献することを目的としている。
今年度は、まず、光KFMと走査トンネル分光法(STS)を併用することによって、Cu(InGa)Se2系化合物半導体太陽電池材料のバンドプロファイルの実験的な評価を行った。これらからは、結晶粒界におけるバンドギャップの拡大と、粒界近傍での強い内蔵電界の存在を示す結果が得られ、それらによる電子-正孔の空間分離効果によって両者の再結合が抑制されている可能性があることが見出された。また、光KFMによる光起電力減衰時定数の測定を通じて、同様の面内での電子-正孔の分離効果の検証や、CdSバッファ層が光励起キャリアの移動に与える影響の検討など、光励起キャリアの試料内部での移動プロセスに特に注目して、その解明に取り組んだ。一方、新たに開発したAFM光熱分光計測法を多結晶シリコン太陽電池材料に適用することにより、非発光再結合中心の空間分布を可視化できること、また、特定の結晶粒界の近傍にて非発光再結合が促進されること、などが明らかとなった。
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