イオン性BaSi2半導体による高効率薄膜太陽電池の創製

• 研究課題/領域番号: 15K18040
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 電子・電気材料工学
• 研究機関: 山梨大学
• 研究代表者: 原 康祐 山梨大学, 総合研究部, 特任助教 (40714134)
• 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: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円); 2016年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2015年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
• キーワード: シリサイド半導体 / 太陽電池 / 真空蒸着 / 硫化スズ / 電気的特性

研究成果の概要

資源豊富な元素から成る高効率薄膜太陽電池の基盤構造として、硫化スズ(SnS)/珪化バリウム(BaSi2)ヘテロ接合を提案し、SnS/BaSi2ヘテロ接合太陽電池の実現を目指して研究を行った。研究期間内に太陽電池動作は確認できなかったが、その要因の一つがBaSi2層表面の酸化にあることを明らかにした。そして、BaSi2成膜後の熱処理時間の最適化とアモルファスSi被覆により、表面酸化を大きく抑制することに成功した。SnS/BaSi2構造作製への適用により太陽電池動作の観測が期待される。

研究成果

• [雑誌論文] Post-annealing effects on the surface structure and carrier lifetime of evaporated BaSi2 films (2017)
  • 著者名/発表者名: Kosuke O. Hara, Cham Thi Trinh, Yasuyoshi Kurokawa, Keisuke Arimoto, Junji Yamanaka, Kiyokazu Nakagawa, and Noritaka Usami
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: 56 号: 4S ページ: 04CS07-04CS07
  • DOI: 10.7567/jjap.56.04cs07
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Control of electrical properties of BaSi2 thin films by alkali-metal doping using alkali-metal fluorides (2016)
  • 著者名/発表者名: Kosuke O. Hara, Weijie Du, Keisuke Arimoto, Junji Yamanaka, Kiyokazu Nakagawa, Kaoru Toko, Takashi Suemasu, Noritaka Usami
  • 雑誌名: Thin Solid Films 巻: 603 ページ: 218-223
  • DOI: 10.1016/j.tsf.2016.02.006
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Simple vacuum evaporation route to BaSi2 thin films for solar cell applications (2016)
  • 著者名/発表者名: Kosuke O. Hara, Yoshihiko Nakagawa, Takashi Suemasu, and Noritaka Usami
  • 雑誌名: Procedia Engineering 巻: 141 ページ: 27-31
  • DOI: 10.1016/j.proeng.2015.08.1103
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] On the mechanism of BaSi2 thin film formation on Si substrate by vacuum evaporation (2016)
  • 著者名/発表者名: Yoshihiko Nakagawa, Kosuke O. Hara, Takashi Suemasu, Noritaka Usami
  • 雑誌名: Procedia Engineering 巻: 141 ページ: 23-26
  • DOI: 10.1016/j.proeng.2015.09.219
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] BaSi2蒸着膜中の酸素不純物に関する調査 (2017)
  • 著者名/発表者名: 原 康祐、山本 千綾、山中 淳二、有元 圭介、中川 清和、黒川 康良、宇佐美 徳隆
  • 学会等名: 第64回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県横浜市）
  • 年月日: 2017-03-14
• [学会発表] Close relationship between electrical properties and microstructure of semiconducting BaSi2 films (2016)
  • 著者名/発表者名: Kosuke O. Hara, Cham Thi Trinh, Junji Yamanaka, Keisuke Arimoto, Kiyokazu Nakagawa, Yasuyoshi Kurokawa, Noritaka Usami
  • 学会等名: 2016 Global Research Efforts on Energy and Nanomaterials (GREEN 2016)
  • 発表場所: Taipei, Taiwan
  • 年月日: 2016-12-22
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Fabrication of BaSi2 thin films passivated by amorphous Si using a single evaporation source (2016)
  • 著者名/発表者名: Kosuke O. Hara, Cham Thi Trinh, Yasuyoshi Kurokawa, Keisuke Arimoto, Junji Yamanaka, Kiyokazu Nakagawa, and Noritaka Usami
  • 学会等名: 26th Photovoltaic Science and Engineering Conference (PVSEC-26)
  • 発表場所: Singapore
  • 年月日: 2016-10-24
  • 国際学会
• [学会発表] Surface Modification of Evaporated BaSi2 Films by In-situ Post-annealing and Amorphous Silicon Capping (2016)
  • 著者名/発表者名: K.O. Hara, C.T. Trinh, Y. Kurokawa, K. Arimoto, J. Yamanaka, K. Nakagawa, N. Usami
  • 学会等名: 2016 International Conference on Solid State Devices and Materials (SSDM2016)
  • 発表場所: Tsukuba, Japan
  • 年月日: 2016-09-26
  • 国際学会
• [学会発表] 単一原料の蒸着によるa-Si/BaSi2積層構造の作製 (2016)
  • 著者名/発表者名: 原 康祐、Trinh Cham Thi、黒川 康良、有元 圭介、山中 淳二、中川 清和、宇佐美 徳隆
  • 学会等名: 第77回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 朱鷺メッセ（新潟県新潟市）
  • 年月日: 2016-09-13
• [学会発表] Preferred Orientation of BaSi2 Thin Films Fabricated by Thermal Evaporation (2016)
  • 著者名/発表者名: Kosuke O. Hara, Cham Thi Trinh, Yoshihiko Nakagawa, Yasuyoshi Kurokawa, Keisuke Arimoto, Junji Yamanaka, Kiyokazu Nakagawa, and Noritaka Usami
  • 学会等名: Asia-Pacific Conference on Green Technology with Silicides and Related Materials (APAC-SILICIDE 2016)
  • 発表場所: Fukuoka, Japan
  • 年月日: 2016-07-16
  • 国際学会
• [学会発表] Control of the Electrical Properties of BaSi2 Evaporated Films for Solar Cell Applications (2016)
  • 著者名/発表者名: Kosuke O. Hara, Cham T. Trinh, Keisuke Arimoto, Junji Yamanaka, Kiyokazu Nakagawa, Yasuyoshi Kurokawa, Takashi Suemasu, Noritaka Usami
  • 学会等名: 43rd IEEE Photovoltaic Specialists Conference (PVSC43)
  • 発表場所: Portland, USA
  • 年月日: 2016-06-05
  • 国際学会
• [学会発表] A Simple Approach to Grow BaSi2 Thin Film on Foreign Substrates as an Absorber for High-Performance Thin Film Solar Cell (2016)
  • 著者名/発表者名: Noritaka Usami, Kosuke Hara, Yoshihiko Nakagawa, Cham Thi Trinh, Takamichi Suhara, Jefferson Adrian Wibowo, Isao Takahashi, Takashi Suemasu
  • 学会等名: 2016 MRS Spring Meetings & Exhibit
  • 発表場所: Phoenix, USA
  • 年月日: 2016-03-28
  • 国際学会
• [学会発表] 高速成膜によるBaSi2蒸着膜の構造・特性変化 (2016)
  • 著者名/発表者名: 原 康祐、Trinh Thi Cham、黒川 康良、有元 圭介、山中 淳二、中川 清和、末益 崇、宇佐美 徳隆
  • 学会等名: 第63回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 東京工業大学(東京都目黒区)
  • 年月日: 2016-03-19
• [学会発表] BaSi2薄膜太陽電池におけるp型エミッタ層材料の探索 (2016)
  • 著者名/発表者名: 高橋 一真、中川 慶彦、原 康祐、黒川 康良、宇佐美 徳隆
  • 学会等名: 第63回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 東京工業大学(東京都目黒区)
  • 年月日: 2016-03-19
• [学会発表] アンドープBaSi2蒸着膜へのポストアニール効果 (2016)
  • 著者名/発表者名: 須原 貴道、村田 晃一、Navabi Aryan、Che Xiaoyu、中川 慶彦、原 康祐、黒川 康良、末益 崇、Wang Kang L.、宇佐美 徳隆
  • 学会等名: 第63回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 東京工業大学(東京都目黒区)
  • 年月日: 2016-03-19
• [学会発表] Photoresponse property of BaSi2 film grown on Si substrate by vacuum evaporation (2016)
  • 著者名/発表者名: Trinh Cham Thi、Nakagawa Yoshihiko、Hara Kosuke O.、Takabe Ryota、Suemasu Takashi、Usami Noritaka
  • 学会等名: 第63回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 東京工業大学(東京都目黒区)
  • 年月日: 2016-03-19
• [学会発表] Thin film growth of BaSi2 photovoltaic material by rapid thermal evaporation (2015)
  • 著者名/発表者名: K. O. Hara, Y. Nakagawa, T. C. Thi, J. Yamanaka, K. Arimoto, K. Nakagawa, T. Suemasu, and N. Usami
  • 学会等名: Collaborative Conference on Crystal Growth (3CG 2015)
  • 発表場所: Hong Kong, China
  • 年月日: 2015-12-14
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 太陽電池応用を目指したBaSi2半導体の薄膜成長 (2015)
  • 著者名/発表者名: 原 康祐
  • 学会等名: 日本学術振興会第161委員会第93回研究会
  • 発表場所: 名古屋国際会議場(愛知県名古屋市)
  • 年月日: 2015-11-27
  • 招待講演
• [学会発表] Modification of the electrical properties of BaSi2 films by alkali-metal-fluoride treatment (2015)
  • 著者名/発表者名: K. O. Hara, W. Du, K. Arimoto, J. Yamanaka, K. Nakagawa, K. Toko, T. Suemasu, and N. Usami
  • 学会等名: 25th International Photovoltaic Science & Engineering Conference
  • 発表場所: Busan, Korea
  • 年月日: 2015-11-15
  • 国際学会
• [学会発表] アルカリ金属フッ化物処理によるBaSi2薄膜の電気特性制御 (2015)
  • 著者名/発表者名: 原 康祐、Du Weijie、有元 圭介、山中 淳二、中川 清和、都甲 薫、末益 崇、宇佐美 徳隆
  • 学会等名: 第76回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 名古屋国際会議場(愛知県名古屋市)
  • 年月日: 2015-09-13
• [学会発表] 真空蒸着法で作製したBaSi2膜の面方位の形成メカニズムの検討 (2015)
  • 著者名/発表者名: 中川 慶彦、原 康祐、黒川 康良、末益 崇、宇佐美 徳隆
  • 学会等名: 第76回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 名古屋国際会議場(愛知県名古屋市)
  • 年月日: 2015-09-13
• [学会発表] Simple Vacuum Evaporation Route to BaSi2 Thin Films for Solar Cell Applications (2015)
  • 著者名/発表者名: K. O. Hara, Y. Nakagawa, T. Suemasu, and N. Usami
  • 学会等名: 8th International Conference on Materials for Advanced Technologies of the Materials Research Society of Singapore
  • 発表場所: Singapore
  • 年月日: 2015-06-28
  • 国際学会
• [学会発表] On the Mechanism of BaSi2 Thin Film Formation on Si Substrate by Vacuum Evaporation (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Nakagawa, K. O. Hara, T. Suemasu, and N. Usami
  • 学会等名: 8th International Conference on Materials for Advanced Technologies of the Materials Research Society of Singapore
  • 発表場所: Singapore
  • 年月日: 2015-06-28
  • 国際学会
• [備考] クリスタル科学研究センター原研究室ホームページ
  • URL: http://www.inorg.yamanashi.ac.jp/hara-lab/
• [備考] 山梨大学研究者総覧
  • URL: http://erdb.yamanashi.ac.jp/rdb/A_DispDetail.Scholar