2014 Fiscal Year Annual Research Report
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25281062
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| Research Institution | Toyohashi University of Technology |
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Principal Investigator |
伊崎 昌伸 豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (30416325)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
笹野 順司 豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (40398938)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 銅酸化物 / CuO / p型半導体 / 水溶液 / 電気化学 / 太陽電池 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は，理論変換効率が約28%となる1.35eVのバンドギャップを有するp型半導体銅(II)酸化物（CuO）とn型半導体ZnOから構成される新規な太陽電池を化学プロセスにより形成すると共に，半導体材料のキャリア密度と移動度、ヘテロ界面の原子配列とバンドアライメント、太陽電池構造の最適化を行うことによって、変換効率20%を達成するための指針を明確にし、その学理を探求することである。CuO半導体を光吸収層として応用するためには、強相関電子系の緩和ならびに対称性の低い斜方晶系結晶構造の改変等の課題を克服したうえで、キャリア密度制御技術を確立する必要がある。そこで、平成25年度には、化学熱力学的に設計したアルカリ性アンモニアCu-Zn錯体水溶液からCuOにZnを導入したCu(Zn)Oを電気化学的に形成すると共に、n-ZnO層とのヘテロジャンクションダイオードの電気化学的形成を検討した。CuO/ZnOならびにCu(Zn)O/ZnOヘテロジャンクションダイオードは良好な整流性を示したが、AM1.5基準太陽光照射下での太陽電池特性の発現には至らなかった。光照射によるバイアス負荷時の電流密度増加、および抵抗減少は確認できたが、無負荷時での光電流取り出しには至らなかった。平成26年度には、熱力学プロセスによって形成したp-CuO層とn-ZnO層を主要構成層とするヘテロジャンクションダイオードが、AM1.5基準太陽光照射下で光電変換機能を示す事を確認し、CuO太陽電池光電変換層の基本骨格を見いだした。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
平成26年度には、熱力学プロセスによって形成したp-CuO層とn-ZnO層を主要構成層とするヘテロジャンクションダイオードが、AM1.5基準太陽光照射下で光電変換機能を示すことを確認したことから、当初の計画であるCuO/ZnO太陽電池の動作実証については達成した。本研究過程において、CuOのみでなくバンドギャップの異なる半導体を組み込み、かつ光電変換層として機能させることにも成功した。これは、従来の太陽電池の変換効率を超える新規な光電変換層の概念、材料ならびに構造を提供するものであり、平成27年度の当初計画である高効率化の指針、をすでに得たことになるため、①当初の計画以上に進展している、と判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成26年度に動作実証したp-CuO層とn-ZnO層を主要構成層とするヘテロジャンクション太陽電池の研究を推進し、高効率化のための概念構築と効果実証に取り組む。当初計画には、ここまでの進捗を予想していなかった事から、太陽電池構造構築のための設備機器が十分ではないため、他機関との連携を進めながら研究推進に取り組む。
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| Causes of Carryover |
予定していた研究用物品の購入手配が年度内に間に合わず、翌年度の納入となってしまったため、使用額に差が生じてしまいました。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
予定していた研究用物品の購入、研究のための情報収集・成果発表に伴う学会参加旅費として使用することを計画しております。
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