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2009 Fiscal Year Annual Research Report

量子ドット増感型次世代超高効率太陽電池用材料の創製

Research Project

Project/Area Number 21360346
Research InstitutionResearch Institute for Electric and Magnetic Materials

Principal Investigator

阿部 世嗣  Research Institute for Electric and Magnetic Materials, 光学材料グループ, 主席研究員 (20202666)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 大沼 正人  (独)物質・材料研究機構, 量子ビームセンター, 主幹研究員 (90354208)
Keywordsナノグラニュラー構造薄膜 / 半導体 / 酸化物 / 量子サイズ効果 / 太陽電池 / 複合材料 / ナノ粒子 / 無機
Research Abstract

本年度は,半導体ナノ粒子およびマトリクスとして,様々な材料の組み合わせによる薄膜作製を系統的に行った.すなわち,材料設計として,スパッタリング法における生成熱離散型複合構造材料に加え,真空蒸着法における相分離型複合構造材料を考案した.具体的には,熱平衡バルク状態においてPbSeおよびZnSeは相分離することから,両化合物の一括同時成膜においても相分離型複合構造薄膜を形成することが予想される.そこで,量子ドット増感型太陽電池用材料として,PbSe/ZnSe複合構造材料を新規に提案し,熱平衡状態に近い真空蒸着法であるホットウォールデポジション(HWD)法を用いて,ガラス基板上に当該薄膜の作製を行った.この際,抵抗加熱用蒸発源としてバルク状PbSeおよびZnSeを用いた.その結果,PbSeおよびZnSeは薄膜中において良好に相分離することが確認された.また,薄膜中のPbSe濃度の減少と共に光吸収端が高エネルギー側にシフトすることから,PbSeの量子サイズ効果の発現が示唆されると共に,当該光吸収領域において光電流が生じることを確認した.また,スパッタリング法により,半導体ナノ粒子としてGe,マトリクス用材料としでWO_3から構成される複合構造材料の作製を行った.成膜時にはアモルファス構造を形成し,約723Kにおける熱処理によりマトリクスは結晶化する.成膜時の酸素分圧の増加と共にマトリクスはWO_2とWO_3の混合相からWO_3単相化する.さらに,量子ドット増感型太陽電池用の電極材料としてスパッタリング法による鉄酸化物薄膜の作製を行い,可視光領域において光吸収端を有するヘマタイト(α-Fe_2O_3)などの各酸化物相がGe微量添加により単相化することを明らかにした.

  • Research Products

    (10 results)

All 2010 2009 Other

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results) Presentation (5 results) Remarks (1 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Journal Article] Compositional optimization of PbCaSSe in PbCaSSe/PbS/PbCaSSe DH structure2010

    • Author(s)
      Seishi Abe
    • Journal Title

      Physics Procedia 3

      Pages: 1367-1371

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Solubility range and energy band gap of Ti<1-x>Ge_xO_2 solid solution2009

    • Author(s)
      Seishi Abe
    • Journal Title

      Japanese Journal of Applied Physics 48

      Pages: 081605:1-3

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] InSb/Al-O nanogranulars thin films prepared by rf sputtering2009

    • Author(s)
      Hiroyuki Usui
    • Journal Title

      Journal of Physical Chemistry of Solid 113

      Pages: 20589:1-4

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Wustite ターゲットによるGe添加 Magnetite 薄膜の作製2010

    • Author(s)
      阿部世嗣
    • Organizer
      日本金属学会春期大会
    • Place of Presentation
      筑波大学
    • Year and Date
      2010-03-30
  • [Presentation] HWD法による相分離型PbSe/ZnSe薄膜の同時成膜2010

    • Author(s)
      阿部世嗣
    • Organizer
      日本金属学会春期大会
    • Place of Presentation
      筑波大学
    • Year and Date
      2010-03-30
  • [Presentation] Magnetite 薄膜の作製における添加元素の効果2009

    • Author(s)
      阿部世嗣
    • Organizer
      日本金属学会秋期大会
    • Place of Presentation
      京都大学
    • Year and Date
      2009-09-17
  • [Presentation] Hematite ターゲットを用いたGe添加 Magnetite 薄膜の作製2009

    • Author(s)
      阿部世嗣
    • Organizer
      日本金属学会秋期大会
    • Place of Presentation
      京都大学
    • Year and Date
      2009-09-17
  • [Presentation] Compositional optimization of PbCaSSe on PbCaSSe/PbS/PbCaSSe DH structure2009

    • Author(s)
      阿部世嗣
    • Organizer
      14^<th> Int.conf.on narrow gap semiconductors and systems(NGS^2-14)
    • Place of Presentation
      Sendai, Japan
    • Year and Date
      2009-07-16
  • [Remarks]

    • URL

      http://www.denjiken.or.jp

  • [Patent(Industrial Property Rights)] 半導体ナノ複合構造薄膜材料およびその製造方法2010

    • Inventor(s)
      阿部世嗣
    • Industrial Property Rights Holder
      (財)電気磁気材料研究所
    • Industrial Property Number
      特許権、特願2010-71838
    • Filing Date
      2010-03-26

URL: 

Published: 2011-06-16   Modified: 2016-04-21  

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