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大結晶シリコン薄膜-ナノチューブ・フレキシブル太陽電池の開発と簡易製造

研究課題

研究課題/領域番号 15K14216
研究種目

挑戦的萌芽研究

配分区分基金
研究分野 反応工学・プロセスシステム
研究機関早稲田大学

研究代表者

野田 優  早稲田大学, 理工学術院, 教授 (50312997)

研究協力者 山崎 悠平  
村元 恵理  
藤田 誠  
石嶋 直也  
長谷川 繋  
杉目 恒志  
大沢 利男  
研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2017-03-31
研究課題ステータス 完了 (2016年度)
配分額 *注記
3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2016年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2015年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
キーワード太陽電池 / 結晶シリコン薄膜 / 急速蒸着 / カーボンナノチューブ / 塗布 / 簡易製造
研究成果の概要

炭素と珪素という豊富な元素を用い、簡易・高速・高収率なプロセスで、軽量・安定・低コストなフレキシブル太陽電池の実現を目指した。バルクSi型に対して高純度Siを数十倍有効利用すべく、Si膜の高速製造法を開発した。Si源を融点1414 ℃より高温の2000 ℃に加熱して1 minに10 μmの高速製膜を実現、その際に成長基板を融点以上から融点以下へ下げることで100 μm以上の面内結晶粒径を実現した。簡易なセル化技術も開発した。市販のカーボンナノチューブ粉末を界面活性剤水溶液に分散し、吸引ろ過で薄膜を作製、n型Siウェハに貼り付け、変換効率10%のセルを実現した。今後、両技術の接続に取り組む。

報告書

(3件)
  • 2016 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2015 実施状況報告書
  • 研究成果

    (33件)

すべて 2017 2016 2015 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 2件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (26件) (うち国際学会 13件、 招待講演 7件) 備考 (4件)

  • [雑誌論文] Nano-scale smoothing of double layer porous Si substrates for detaching and fabricating low cost, high efficiency monocrystalline thin film Si solar cell by zone heating recrystallization2017

    • 著者名/発表者名
      C. Takazawa, M. Fujita, K. Hasegawa, A. Lukianov, X. Zhang, S. Noda, and M. Ihara
    • 雑誌名

      IEEE Trans.

      巻: 75 号: 31 ページ: 11-23

    • DOI

      10.1149/07531.0011ecst

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Rapid vapour deposition and in situ melt crystallization for 1-min fabrication of 10-μm-thick crystalline silicon films with a lateral grain size of over 100 μm2016

    • 著者名/発表者名
      Y. Yamasaki, K. Hasegawa, T. Osawa, and S. Noda
    • 雑誌名

      CrystEngComm

      巻: 18 号: 19 ページ: 3404-3410

    • DOI

      10.1039/c6ce00122j

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Carbon nanotube-silicon heterojunction solar cells with surface-textured Si and solution-processed carbon nanotube films2016

    • 著者名/発表者名
      E. Muramoto, Y. Yamasaki, F. Wang, K. Hasegawa, K. Matsuda, and S. Noda
    • 雑誌名

      RSC Adv.

      巻: 2016 号: 96 ページ: 93575-93581

    • DOI

      10.1039/c6ra16132d

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Efficient production of carbon- and silicon-based materials for solar-cells and rechargeable batteries2017

    • 著者名/発表者名
      Suguru Noda
    • 学会等名
      7th A3 Symposium on Emerging Materials: Nanomaterials for Electronics, Energy and Environment
    • 発表場所
      Lotte Buyeo Resort, Korea
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Production and functionalization of carbon nanotubes for energy devices2017

    • 著者名/発表者名
      野田 優
    • 学会等名
      第52回フラーレン・ナノチューブ・グラフェン総合シンポジウム
    • 発表場所
      東京大学,東京都文京区
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Evaluation of nanosurface control and ultra high speed deposition on double porous Si substrate for fabricating monocrystalline thin film Si solar cell2017

    • 著者名/発表者名
      松浦 明,高澤 千明,藤田 誠,長谷川 馨,野田 優,伊原 学
    • 学会等名
      化学工学会第82年会
    • 発表場所
      芝浦工業大学,東京都江東区
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Fabrication of large grain polycrystalline Si films for solar cells by rapid vapor deposition on and mechanical detachment from heat-resistant substrates2017

    • 著者名/発表者名
      石嶋 直也,藤田 誠,大沢 利男,杉目 恒志,野田 優
    • 学会等名
      化学工学会第82年会
    • 発表場所
      芝浦工業大学,東京都江東区
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Carbon nanotube/silicon heterojunction solar cells fabricated by solution-based mild process2016

    • 著者名/発表者名
      ○Eri Muramoto, Yuhei Yamasaki, Feijiu Wang, Kei Hasegawa, Kazunari Matsuda, and Suguru Noda
    • 学会等名
      2016 MRS Spring Meeting
    • 発表場所
      Phoenix, Arizona, USA
    • 年月日
      2016-03-29
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Continuous dispersion of carbon nanotubes with minimal loss and damage2016

    • 著者名/発表者名
      ○Hiroyuki Shirae, Kei Hasegawa, and Suguru Noda
    • 学会等名
      EMN Meeting on Nanotubes
    • 発表場所
      Honolulu, Hawaii, USA
    • 年月日
      2016-03-27
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Carbon nanotube-silicon heterojunction solar cells by wet-coating2016

    • 著者名/発表者名
      ○村元 恵理,山崎 悠平,王 飛久,長谷川 馨,松田 一成,野田 優
    • 学会等名
      化学工学会第81年会
    • 発表場所
      大阪府
    • 年月日
      2016-03-15
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] Formation and solution-based separation of polycrystalline Si thin films on/from substrates of carbon nanotube networks2016

    • 著者名/発表者名
      ○藤田 誠,山崎 悠平,長谷川 馨,大沢 利男,野田 優
    • 学会等名
      化学工学会第81年会
    • 発表場所
      大阪府
    • 年月日
      2016-03-14
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] Rapid vapor deposition and mechanical separation of large-grain crystalline Si thin films on/from graphitic substrates2016

    • 著者名/発表者名
      ○山崎 悠平,長谷川 馨,大沢 利男,野田 優
    • 学会等名
      化学工学会第81年会
    • 発表場所
      大阪府
    • 年月日
      2016-03-14
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] Production and functionalization of carbon nanotubes for electrically conductive thin films and electrochemically capacitive thick films2016

    • 著者名/発表者名
      Suguru Noda
    • 学会等名
      4th Carbon Nanotube Thin Film Electronics and Applications Satellite (CNTFA16)
    • 発表場所
      University of Vienna, Austria
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 単結晶薄膜 Si 太陽電池作製に向けたエピタキシャル成長用ポーラス Si のナノ表面平滑化2016

    • 著者名/発表者名
      高澤 千明,藤田 誠,長谷川 馨,Lukianov Anatolii,野田 優,伊原 学
    • 学会等名
      化学工学会 第48回秋季大会
    • 発表場所
      徳島大学,徳島県徳島市
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 夢の材料・デバイスを現実に仕上げる道筋を考える2016

    • 著者名/発表者名
      野田 優
    • 学会等名
      化学工学会 第48回秋季大会
    • 発表場所
      徳島大学,徳島県徳島市
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Fluidized-bed production of sub-millimeter-long carbon nanotubes and their application to electrochemical energy storage devices2015

    • 著者名/発表者名
      ○S. Noda
    • 学会等名
      The 2015 International Chemical Congress of Pacific Basin Societies (Pacifichem2015)
    • 発表場所
      Tokyo, Japan
    • 年月日
      2015-12-18
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Efficient production of carbon nanotubes in 3D for electrochemical energy storage2015

    • 著者名/発表者名
      ○S. Noda
    • 学会等名
      3rd DGIST-Waseda Workshop on Electrochemistry
    • 発表場所
      Tokyo, Japan
    • 年月日
      2015-12-11
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] CNT/silicon solar cells with solution-processed CNT films2015

    • 著者名/発表者名
      ○Eri Muramoto, Yuhei Yamasaki, Feijiu Wang, Kei Hasegawa, Kazunari Matsuda, and Suguru Noda
    • 学会等名
      3rd DGIST-Waseda Workshop on Electrochemistry
    • 発表場所
      Tokyo, Japan
    • 年月日
      2015-12-10
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Overcoming the quality-quantity tradeoff in dispersion and printing of carbon nanotubes by a repetitive dispersion-extraction process2015

    • 著者名/発表者名
      ○Hiroyuki Shirae, Dong Young Kim, Kei Hasegawa, Taishi Takenobu, Yutaka Ohno, and Suguru Noda
    • 学会等名
      The World Engineering Conference and Convention 2015 (WECC2015)
    • 発表場所
      Kyoto, Japan
    • 年月日
      2015-12-02
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Simple fabrication of carbon nanotube-based materials for energy storage and electronic applications2015

    • 著者名/発表者名
      ○S. Noda
    • 学会等名
      The 6th A3 Symposium on Emerging Materials - Nanomaterials for Electronics, Energy, and Environment
    • 発表場所
      Fukuoka, Japan
    • 年月日
      2015-11-11
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] CNT/silicon solar cells with solution-processed CNT films2015

    • 著者名/発表者名
      ○Eri Muramoto, Yuhei Yamasaki, Feijiu Wang, Kei Hasegawa, Kazunari Matsuda, and Suguru Noda
    • 学会等名
      The 6th A3 Symposium on Emerging Materials - Nanomaterials for Electronics, Energy, and Environment
    • 発表場所
      Fukuoka, Japan
    • 年月日
      2015-11-09
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] カーボンナノチューブのカスタム合成:基板上合成,気相合成,流動層合成と,応用2015

    • 著者名/発表者名
      ○野田 優
    • 学会等名
      早稲田大学各務記念材料技術研究所オープンセミナー 「炭素材料・軽元素材料が拓く次世代デバイス」
    • 発表場所
      東京都
    • 年月日
      2015-10-20
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 1-Minute deposition of 100 micrometer large, 10 micrometer thin crystalline silicon films2015

    • 著者名/発表者名
      ○Yuhei Yamasaki, Kei Hasegawa, Toshio Osawa, and Suguru Noda
    • 学会等名
      APCChE2015
    • 発表場所
      Melbourne, Australia
    • 年月日
      2015-09-29
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Fabrication of large-grain crystalline Si thin films by rapid vapor deposition with in situ melt-crystallization2015

    • 著者名/発表者名
      ○山崎 悠平,長谷川 馨,大沢 利男,野田 優
    • 学会等名
      化学工学会第47秋季大会
    • 発表場所
      北海道
    • 年月日
      2015-09-11
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] Overcoming the quality-quantity tradeoff in dispersion and printing of carbon nanotubes by a repetitive dispersion-extraction process2015

    • 著者名/発表者名
      ○白江 宏之,金 東榮,長谷川 馨,竹延 大志,大野 雄高,野田 優
    • 学会等名
      化学工学会第47秋季大会
    • 発表場所
      北海道
    • 年月日
      2015-09-09
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] カーボンナノチューブの触媒成長の理解とカスタム合成2015

    • 著者名/発表者名
      ○野田 優
    • 学会等名
      日本セラミックス協会 第49回基礎科学部会セミナー
    • 発表場所
      愛知県
    • 年月日
      2015-07-17
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] Overcoming the quality-quantity tradeoff in dispersion and printing of carbon nanotubes by a repetitive dispersion-extraction process2015

    • 著者名/発表者名
      ○Hiroyuki Shirae, Dong Young Kim, Kei Hasegawa, Taishi Takenobu, Yutaka Ohno, and Suguru Noda
    • 学会等名
      The Sixteenth International Conference on the Science and Application of Nanotubes (NT15)
    • 発表場所
      Aichi, Japan
    • 年月日
      2015-07-02
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] カーボンナノチューブおよびグラフェンの基板上成長機構と合成技術2015

    • 著者名/発表者名
      ○野田 優
    • 学会等名
      触媒学会千葉地区講演会「触媒と炭素材料」
    • 発表場所
      千葉県
    • 年月日
      2015-06-05
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] Understanding and controlling chemistries for CNT synthesis in scales from catalysts to reactors2015

    • 著者名/発表者名
      ○S. Noda
    • 学会等名
      Guadalupe Workshop VII: Workshop on Nucleation and Growth Mechanisms of Single Wall Carbon Nanotubes
    • 発表場所
      Bandera, TX, USA
    • 年月日
      2015-04-13
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [備考] 野田ホームページ

    • URL

      http://www.f.waseda.jp/noda/index-j.html

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [備考] Noda’s Home Page

    • URL

      http://www.f.waseda.jp/noda/

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [備考] 野田研究室ホームページ

    • URL

      http://www.f.waseda.jp/noda/index-j.html

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [備考] Noda Lab's Home Page

    • URL

      http://www.f.waseda.jp/noda/

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書

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公開日: 2015-04-16   更新日: 2018-03-22  

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