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シリコン系ナノ結晶表面での多重励起子の生成

研究課題

研究課題/領域番号 13F03716
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分外国
研究分野 環境技術・環境材料
研究機関国立研究開発法人産業技術総合研究所

研究代表者

Svrcek Vladimir (SVRCEK Vladimir) (2014-2015)  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 太陽光発電研究センター, 主任研究員 (80462828)

VLADIMIR SVRCEK (2013)  独立行政法人産業技術総合研究所, 太陽光発電工学研究センター研究部門, 主任研究員

研究分担者 LOZAC'H MICKAEL  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 太陽光発電研究センター, 外国人特別研究員
LOZAC'H Mickael  独立行政法人産業技術総合研究所, エネルギー・環境領域 太陽光発電研究センター, 外国人特別研究員
MICKAEL Lozac'h  独立行政法人産業技術総合研究所, 太陽光発電工字研究センター研究部門, 外国人特別研究員
研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2016-03-31
研究課題ステータス 完了 (2015年度)
配分額 *注記
2,300千円 (直接経費: 2,300千円)
2015年度: 600千円 (直接経費: 600千円)
2014年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2013年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
キーワードsilicon-tin nanocrystals / photovoltaic / nanocrystals / semivonducting nanocrystals / direct energy band gep / hybrid solar cells
研究実績の概要

SiSn-ncs were fabricated by laser ablation in liquid media technique that generates high localized plasma on the surface of amorphous SiSn target. This method synthetized SiSn-ncs alloys that was not possible using conventional techniques such as thin film deposition, high frequency plasma enhanced chemical vapor deposition, or pulsed laser deposition. The nanoparticles generated reach a quantum confinement size about 4nm with clear atomic plans observed by transmission electron microscopy. SiSn-ncs were analyzed by synchrotron radiation XRD to estimate a Si0.88Sn0.12-ncs alloys that can correspond theoretically to direct energy gap transition. Optical bandgap was estimated to be 0.81eV by absorbance measurements, which is well below the silicon bandgap. A low concentration of oxygen on the surface of SiSn-ncs was underlined by Fourier transient infrared spectra, which is of great importance for the stability over time of the devices.
The photovoltaic properties of SiSn-ncs were also analyzed using hybrid solar cell devices. Our findings underlines an improvement of the short-circuit current for devices using conjugated polymer PTB7 mixed with SiSn-ncs as active layer. This improvement is related to a better absorption at longer wavelengths due to the low energy band gap and also due to its possible direct transition. An improvement of the open-circuit voltage is also confirmed, related to the bulk heterojunction quality. It is the first report about the photovoltaic effect of SiSn-ncs alloy.

現在までの達成度 (段落)

27年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

27年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(3件)
  • 2015 実績報告書
  • 2014 実績報告書
  • 2013 実績報告書
  • 研究成果

    (8件)

すべて 2015 2014

すべて 雑誌論文 (1件) 学会発表 (7件) (うち招待講演 3件)

  • [雑誌論文] Semiconducting alloyed silicon—tin nanocrystals synthesized via confined plasma used for quantum dot solar cells2014

    • 著者名/発表者名
      8. V. Svrcek, M. Lozach, D. Mariotti, S. Mitra, K. Matsubara
    • 雑誌名

      JSAP Spring Meeting, Aoyama Gakuin University

      巻: 17p-F2-1 ページ: 8-22

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Plasma technologies for engineering of the direct energy band gap of silicon at quantum confinement size2015

    • 著者名/発表者名
      Vladimir Svrcek, Mickael Lozac’h, Davide Mariotti, Koji Matsubara
    • 学会等名
      ISPlasma2015/IC-PLANTS2015
    • 発表場所
      Nagoya University, Nagoya, Japan
    • 年月日
      2015-03-27
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Semiconducting silicon-tin quantum dots as environmentally friendly material for carrier multiplication solar cell at low cost2015

    • 著者名/発表者名
      Vladimir Svrcek, Mickael Lozac’h , Davide Mariotti,
    • 学会等名
      The 62st JSAP Spring Meeting
    • 発表場所
      Tokai University, Kanagawa, Japan
    • 年月日
      2015-03-13
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Semiconducting Alloyed Silicon-Tin Nanocrystals as Up Converter Layer for Hybrid Solar Cells2015

    • 著者名/発表者名
      Mickael Lozac’h, Vladimir Svrcek, Davide Mariotti, Koji Matsubara
    • 学会等名
      The 2015 Symposium for the Promotion of Applied Research Collaboration in Asia
    • 発表場所
      Taipei University, Taipei, Taiwan
    • 年月日
      2015-02-10
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Alloyed Silicon-Tin Nanocrystals with Quantum Confinement Effect applied for Hybrid Solar Cells2014

    • 著者名/発表者名
      Mickael Lozac’h, Vladimir Svrcek, Davide Mariotti, Koji Matsubara
    • 学会等名
      WCPEC-6
    • 発表場所
      Conventional Center, Kyoto, Japan
    • 年月日
      2014-11-26
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Microplasma induced silicon quantum dots surface and energy band gap engineering.2014

    • 著者名/発表者名
      Vladimir Svrcek, Mickael Lozac’h, Somak Mitra, Davide Mariotti
    • 学会等名
      International Workshop on Young Professionals in Microplasma Research
    • 発表場所
      Bochum University, Bochum, Germany
    • 年月日
      2014-11-25
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Engineering of the direct energy band gap of silicon at quantum confinement size2014

    • 著者名/発表者名
      Vladimir Svrcek, Mickael Lozac’h, Somak Mitra, Davide Mariotti and Koji Matsubara
    • 学会等名
      AIST-NREL Joint Workshop on PV
    • 発表場所
      Fukushima AIST-FREA, Koriyama, Japan
    • 年月日
      2014-11-21
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Enhanced Conversion Efficiency of Hybrid Solar Cells by using Alloyed Silicon-TinNanocrystals via Quantum Confinement Effect2014

    • 著者名/発表者名
      Mickaël Lozac’h, Vladimir Svrcek, Davide Mariotti, and Koji Matsubara
    • 学会等名
      International Conference on Solid State Devices and Materials
    • 発表場所
      Tsukuba Epochal, Tsukuba, Japan
    • 年月日
      2014-09-10
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書

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公開日: 2014-01-29   更新日: 2024-03-26  

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