2016 Fiscal Year Annual Research Report
ペロブスカイト・シリコンハイブリッド超高効率タンデム太陽電池の実現
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26709075
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
宮島 晋介 東京工業大学, 工学院, 准教授 (90422526)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 太陽電池 / シリコン / ペロブスカイト |
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| Outline of Annual Research Achievements |
交付申請書に記載の3年目の計画では、ペロブスカイト太陽電池の変換効率向上とタンデム構造の試作に重点を置いている。ペロブスカイト太陽電池の変換効率向上については、二元同時蒸着法によるペロブスカイト膜の詳細な評価を行い、良質なペロブスカイト膜を得るための条件の探索を行った。サブギャップ光吸収測定、X線回折、フォトルミネッセンス測定、拡散長測定などの評価を通じて、比較的良質な膜の作製条件を確立し、太陽電池特性の改善を進めている。
また、タンデム構造の作製に向けては、トップセルであるペロブスカイト太陽電池とボトムセルである結晶シリコン太陽電池の間のトンネル接合層の作製と評価を進めた。ヘテロ接合型結晶シリコン太陽電池のn型層として使用可能なリンを高濃度にドープした微結晶シリコンと、ペロブスカイト太陽電池の正孔輸送層として使用可能な窒素ドープCu2Oを積層したトンネル接合層の作製と評価を行った。窒素ドープCu2Oはスパッタリングにより室温で形成可能であり、下地のヘテロ接合型結晶シリコン太陽電池へのダメージが少ないという利点がある。詳細な評価の結果、この2層構造が比較的低抵抗なオーミック特性を示し、トンネル接合層として有望であることが明らかとなった。
また、最適なタンデム構造の探索のために、ボトムの結晶シリコン太陽電池における光閉じ込めを考慮したデバイスシミュレーションを行った。結晶シリコン太陽電池の両面には、光閉じ込めを行い長波長光の利用効率を高めるため、ミクロンサイズのテクスチャーが形成されている。しかし、ペロブスカイト太陽電池の形成においては、基板上の大きなテクスチャーが問題になる。そこで、裏面のみにテクスチャーを考慮した構造を検討した。シミュレーションの結果、シリコン太陽電池の裏面のみにテクスチャーを形成した場合でも、光閉じ込めを十分に行うことができることが明らかとなった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
4: Progress in research has been delayed.
Reason
2015年度の前半にペロブスカイト膜の作製を行うための蒸着装置のポンプが故障し、その復旧に時間を要する事態が発生した。シミュレーション等を前倒しして行い、遅れを最小限にとどめるよう努めたが、完全には遅れを取り戻すことができなかったため。研究の進捗が遅れている。
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| Strategy for Future Research Activity |
現在、タンデム構造作製のための要素技術はほぼそろっており、タンデム構造の作製を行うのみの段階である。そこで、補助事業期間延長を行い、1年間研究期間を延長した。今年度はこれまでに確立した結果を融合し、タンデム構造の作製とその改善を進める。
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| Causes of Carryover |
2015年度の前半にペロブスカイト膜の作製を行うための蒸着装置のポンプが故障し、その復旧に時間を要する事態が発生した。これが尾を引き、3年間の期間中に予定していた研究を完了することができなかった。そのため、補助事業期間延長を申請し、1年間研究期間を延長したため、次年度使用額が生じた。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
延長した1年間に使用する消耗品の購入を行う。
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