2022 Fiscal Year Annual Research Report
pn接合によらない異常光起電力効果に基づく次々世代高効率太陽電池の創製
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21K18733
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| Research Institution | University of Hyogo |
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Principal Investigator |
藤澤 浩訓 兵庫県立大学, 工学研究科, 教授 (30285340)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
中嶋 誠二 兵庫県立大学, 工学研究科, 准教授 (80552702)
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| Project Period (FY) |
2021-07-09 – 2023-03-31
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| Keywords | 異常光起電力 / 太陽電池 / 高効率 / 極性結晶 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
BFO薄膜上へのグラフェン(Gr)の転写に関して，Grの大面積化と高品質化について検討し，ラマン分光などに基づき，大きな光起電力が期待できる113配向BFO薄膜上において，大面積かつ高品質なGrが得られることを見出した．また，Grを上部電極とするBFO薄膜のD-E特性からは，GrがPtなどと同様に電極として機能するとともに，抗電界が低下することから，界面の電位障壁が低減されている可能性を見出した．さらに，界面の清浄化を目的として，従来の湿式プロセスに加え，乾式プロセスについても検討し，XPSによる界面の電子状態評価を行ったが，乾式プロセスの優位性は見いだせなかった．
BFO薄膜の縦方向光起電力効果に対するショットキー接合の影響を明らかにするため，入射光の偏光と結晶方位の関係と光起電力の温度依存性について検討した．光起電力は入射光の偏光方向に明確な依存性を示し，主としてバルク光起電力効果に由来することを確認した．また，光起電力は低温では上昇する傾向を示し，光吸収係数及び電気伝導率の温度依存性を反映したものと考えられた．
本課題では，BFO薄膜の異常光起電力効果を用いた太陽電池において，キャリアがバリスティック伝導可能な距離よりも膜厚を小さくすること，および界面の電位障壁の排除によるの高効率化の可能性について検討した．高品質BFO薄膜では膜厚の減少とともに外部量子効率が急激に上昇する傾向を見出し，膜厚20nmでは2%を超える値を得た．一方，Grを上部電極とすることで，一般的な金属電極に比べ，電位障壁を低減できる可能性を見出した．両者の融合による高効率化を実証するには至らなかったが，その端緒をつかむことはできたため，早期に実証すべく，引き続き検討を進めている．
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