積層型アモルファスシリコン電極を用いた湿式太陽電池による水の分解

1988 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 62430002
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 坪村 宏 大阪大学, 基礎工学部, 教授 (20029367)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 小林 光 大阪大学, 基礎工学部, 助手 (90195800) ; 松村 道雄 大阪大学, 基礎工学部, 助教授 (20107080) ; 中戸 義禮 大阪大学, 基礎工学部, 助教授 (70029502)
• Keywords: アモルファスシリコン / 太陽電池 / プラズマCVD法 / 半導体電極 / 光電気化学 / 金属微粒子 / 酸化物薄膜 / 水素発生

Research Abstract

本研究の目的は、アモルファシリコン(aーSi)および関連する半導体を電極に用いて、太陽光により水を分解し、太陽エネルギーを化学エネルギーに効率よく変換する新しい型の湿式太陽電池を開発することにある。昨年度に引きつづき、この目的のもとに研究を進め、本年度は次のような結果を得た。(1)金属(または金属酸化物)/pーiーnーpーiーn aーSi/金属(または金属酸化物)のような構造をもつ積層型aーSi電極において、中央部のp層とn層との界面に生ずる逆起電力を低減させるため、種々の金属酸化物を両層の間にはさむことの効果を調べた。その結果、約10nmの酸化チタン(Tio_x)層をはさむと逆起電力の発生がほとんど起らなくなり、光起電力が約0.14V増大することがわかった。またこの場合には、接合界面での電気抵抗も小さくなるために、曲線因子も大きくなり、光電池のエネルギー変換効率を向上させるのに有効であることがわかった。(2)超高真空薄膜成長装置に取り付けたイオンクラスタービーム蒸着法により、n型結晶シリコンウエハー上に白金の蒸着を行ない、予期したように、白金が粒状に付くことがわかった。しかし白金の粒径が100nmから200nm程度と大きく、太陽電池特性はあまり良くなかった。白金粒径を小さくするために、シリコン上に薄い酸化膜を形成した後この上に白金を蒸着したり、さらにはこれをフッ化水素酸でエッチするなどの処理を試みたところ、開回路光電圧(V_<oc>)が0.50Vまで大きくなることがわかった。(3)n型結晶シリコン上に白金微粒子を付着する新しい方法として、ヘキサクロロ白金酸溶液から電着する方法、また、市販の白金黒の懸濁液の上澄みやミクロエマルジョン法で合成した白金コロイド溶液をシリコンウエハー上に滴下・乾燥する方法について検討し、いずれの場合にも、0.60から0.62Vの高いV_<oc>が得られた。これらの方法は操作が非常に簡単なので、この結果は応用面から興味深い。(4)このほか、シリコン/溶液界面などの物性につき基礎研究を行ない、有用な知見を得た。

Research Products

• [Publications] Yuichi Sakai: Solar Energy Materials. 17. 89-94 (1988)
• [Publications] Yoshihiro Makato: The Journal of Physical Chemistry. 92. 2316-2324 (1988)
• [Publications] Yuichi Sakai: Joural of Applied Physics. 64. 394-398 (1988)
• [Publications] Keiichi Ueda: Journal of Applied Physics. 64. 1513-1518 (1988)
• [Publications] Yuichi Sadai: Canadian Journal of Chemistry. 66. 1853-1856 (1988)
• [Publications] 坪村宏: 日本化学会誌. 41. 1125-1133 (1988)
• [Publications] 八重真治: 日本化学会誌. 41. 1152-1156 (1988)