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2023 Fiscal Year Annual Research Report

Ge基板上へのBaSi2薄膜太陽電池の作製と高効率タンデム型太陽電池の実現

Research Project

Project/Area Number 22KJ0358
Allocation TypeMulti-year Fund
Research InstitutionUniversity of Tsukuba

Principal Investigator

青貫 翔  筑波大学, 理工情報生命学術院, 特別研究員(DC1)

Project Period (FY) 2023-03-08 – 2024-03-31
Keywords薄膜太陽電池 / シリサイド半導体 / バリウムシリサイド
Outline of Annual Research Achievements

本研究では,n型BaSi2膜の高品質化,および太陽電池応用に向けたシミュレーションを行った。BaSi2のn型ドーパントであるPとAsを用いてn型BaSi2薄膜を作製し,物性の評価を行った。Pについては,BaSi2中での拡散係数の導出,およびイオン注入を用いた太陽電池応用に着手した。これまでBaSi2太陽電池に用いられていたSbと比較して2桁小さい拡散係数を示し,イオン注入を用いたBaSi2太陽電池の初動作を実証した。この成果は,あらゆる手法により作製したBaSi2膜に応用可能であり、新たなBaSi2太陽電池の設計方法を提示した。
次に,Asを添加したBaSi2薄膜の光学特性の向上にむけて,これまで高い光学特性を示してきたSi-rich条件で堆積したBaSi2膜への高温の加熱を行った。光学特性の評価には,太陽電池の光電流を決定するパラメーターである,分光感度を測定した。加熱しない試料と比較して,1000°Cで2分間の加熱後に分光感度が約3倍に向上した。この結果は,n型不純物を添加したn型BaSi2薄膜において、最も高い分光感度である。さらに,これまで高い分光感度を示していた,Bを添加したp型BaSi2薄膜と同程度の光学特性であり、BaSi2太陽電池の設計自由度が大幅に拡大した。
上記の結果をもとに,n型BaSi2薄膜の太陽電池応用に向けて,デルフト工科大学との共同研究によりシミュレーションを用いた太陽電池設計を行った。 太陽電池の基本構造はpn接合であるため,n型BaSi2光吸収層にはp型BaSi2層のキャリア輸送層が候補になる。しかし,p型BaSi2は光吸収係数が大きく,n型BaSi2膜での光電流密度が制限される。そこで,ワイドバンドギャップ半導体に着目し,最適な構造を決定した。

  • Research Products

    (11 results)

All 2024 2023 Other

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results) Presentation (6 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Invited: 1 results) Remarks (3 results)

  • [Journal Article] Mechanism of photoresponsivity reduction in BaSi<sub>2</sub> epitaxial films by post-annealing at moderate temperatures2024

    • Author(s)
      Aonuki Sho、Haku Yurika、Narita Shunsuke、Takayanagi Kaori、Iwai Ai、Toko Kaoru、Suemasu Takashi
    • Journal Title

      Japanese Journal of Applied Physics

      Volume: 63 Pages: 020906~020906

    • DOI

      10.35848/1347-4065/ad27a5

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Effect of template on the photoresponsivity of BaSi2 films grown on Ge(111) substrates by molecular beam epitaxy2024

    • Author(s)
      Aonuki Sho、Takayanagi Kaori、Iwai Ai、Toko Kaoru、Suemasu Takashi
    • Journal Title

      Journal of Vacuum Science &amp; Technology A

      Volume: 42 Pages: 032702

    • DOI

      10.1116/6.0003503

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Device modeling of HTL/BaSi2 heterojunction solar cells2023

    • Author(s)
      Sho Aonuki, Carlos Mario Ruiz Tobon, Rudi Santbergen, Olindo Isabella, and Takashi Suemasu
    • Organizer
      IEEE Photovoltaics Specialists Conference
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Fabrication of MoOx/BaSi2 heterojunction solar cells2023

    • Author(s)
      Sho Aonuki, Karu Toko, and Takashi Suemasu
    • Organizer
      China-Japan International Symposium on Photonic Materials
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Device medeling of HTL/BaSi2 heterojunction solar cells by optical simulations2023

    • Author(s)
      Sho Aonuki, Carlos Mario Ruiz Tobon, Rudi Santbergen, Olindo Isabella, and Takashi Suemasu
    • Organizer
      40th European Photovoltaic Solar Energy Conference and Exhibition
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] BaSi2太陽電池に向けたHTL材料探索2023

    • Author(s)
      青貫 翔,Rudi Santbergen, Olindo Isabella, 末益 崇
    • Organizer
      第20回シリサイド系半導体・夏の学校
    • Invited
  • [Presentation] n-BaSi2膜のデバイス応用に向けた正孔輸送層の探索2023

    • Author(s)
      青貫 翔,Rudi Santbergen, Olindo Isabella, 末益 崇
    • Organizer
      日本太陽エネルギー学会2023年度若手研究発表会
  • [Presentation] 3D光学シミュレーションによるHTL/n-BaSi2太陽電池のデバイス設計2023

    • Author(s)
      青貫 翔,Calros Mario Ruiz Tobon, Rudi Santbergen, Olindo Isabella, 末益 崇
    • Organizer
      第3回日本太陽光発電学会学術講演会
  • [Remarks] 所属研究機関

    • URL

      https://www.bk.tsukuba.ac.jp/~ecology/publications.html

  • [Remarks] ORCiD

    • URL

      https://orcid.org/0000-0002-9155-9170

  • [Remarks] Google Scholar

    • URL

      https://scholar.google.com/citations?user=782d9EQAAAAJ&hl=en&oi=ao

URL: 

Published: 2024-12-25  

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