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結晶シリコン太陽電池の高効率化に向けたキャリア選択性材料に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 17F17723
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 結晶工学
研究機関名古屋大学

研究代表者

宇佐美 徳隆  名古屋大学, 工学研究科, 教授 (20262107)

研究分担者 CHENG XUEMEI  名古屋大学, 工学(系)研究科(研究院), 外国人特別研究員
研究期間 (年度) 2017-04-26 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
2,300千円 (直接経費: 2,300千円)
2018年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
2017年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円)
キーワード酸化チタン / キャリア選択性材料 / ヘテロ接合太陽電池 / シリコン / 太陽電池 / ヘテロ接合
研究実績の概要

高い透明度と導電性を両立するキャリア選択性材料として酸化チタンに注目し、スパッタリング法および原子層堆積法による薄膜作製と特性評価を実施した。高い導電を得るためにニオブをドーピングした酸化チタン薄膜の作製には、スパッタリング法を用いた。堆積速度、基板温度、ガス流量、成膜時の圧力およびポストアニーリングプロセスの影響についての調査を実施し、最適な条件のもとで、結晶シリコン太陽電池の透明導電膜として十分な透明度と導電性を達成することができた。
太陽電池への実装には、界面でのキャリア再結合速度を十分に低くすることが必要とされる。界面のパッシベーション性能については、低いダメージでの成膜が可能である原子層堆積法を用いて調査を実施した。基板温度とポストアニーリング温度を系統的に変化させるとともに、結晶シリコンとの界面に酸化アルミニウム膜を導入し、その効果を調べた。その結果、n型シリコン基板、p型シリコン基板のいずれにおいても実効少数キャリア寿命が2ミリ秒を超える良好な特性を実現することができた。
高いパッシベーションを有する膜の上に、さらにニオブをドーピングした酸化チタン膜を堆積させると、成膜時のダメージによりパッシベーション性能が低下することがわかった。このダメージは、ポストアニールにより一部は回復可能であるが、さらなる高性能化が課題である。また太陽電池への実装においては、電極材料とオーミック接触を得るためのプロセス開発が必要である。

現在までの達成度 (段落)

平成30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

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 研究成果

    (10件)

すべて 2019 2018 2017

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 7件)

  • [雑誌論文] Effect of substrate type on the electrical and structural properties of TiO2 thin films deposited by reactive DC sputtering2018

    • 著者名/発表者名
      Xuemei Cheng, Kazuhiro Gotoh, Yoshihiko Nakagawa, Noritaka Usami
    • 雑誌名

      Journal of Crystal Growth

      巻: 491 ページ: 120-125

    • DOI

      10.1016/j.jcrysgro.2018.04.001

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書 2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Controllable Optical and Electrical Properties of Nb Doped TiO2 Films by RF Sputtering2018

    • 著者名/発表者名
      Xuemei Cheng, Kazuhiro Gotoh, Takeya Mochizuki, Noritaka Usami
    • 雑誌名

      2018 IEEE 7th World Conference on Photovoltaic Energy Conversion (WCPEC) (A Joint Conference of 45th IEEE PVSC, 28th PVSEC & 34th EU PVSEC) - Proceeding

      巻: - ページ: 1986-1990

    • DOI

      10.1109/pvsc.2018.8548205

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Surface passivation of low temperature processed titanium oxide /alluminium oxide for silicon substrate2019

    • 著者名/発表者名
      Xuemei Cheng, Kazuhiro Gotoh, Noritaka Usami
    • 学会等名
      Global Photovoltaic Conference 2019
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Surface Passivation Property of Ultra-thin Titanium Oxide/Aluminum Oxide stacks for Silicon Based Selective Contact2018

    • 著者名/発表者名
      Xuemei Cheng, K. Gotoh, R. Nezasa, T. Mochizuki, and N. Usami
    • 学会等名
      10th International Workshop on Crystalline Silicon for Solar Cells
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Controllable optical and electrical properties of Nb doped TiO2 films by RF sputtering2018

    • 著者名/発表者名
      Xuemei Cheng, K. Gotoh, T. Mochizuki and N. Usami
    • 学会等名
      WCPEC-7
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Transparent conductive Nb doped titanium oxide thin film deposited under low temperature by RF magnetron sputtering2018

    • 著者名/発表者名
      Xuemei Cheng, Kazuhiro Gotoh, Hyunju Lee, Noritaka Usami
    • 学会等名
      14th China SoG Silicon and PV Power Conference
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Low temperature processed high conductive Nb doped titanium oxide thin film deposited by RF magnetron sputtering2018

    • 著者名/発表者名
      Xuemei Cheng, Kazuhiro Gotoh and Noritaka Usami
    • 学会等名
      第79回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Surface passivation property of ultra-thin titanium oxide/aluminum oxide stacks for silicon based selective contact2018

    • 著者名/発表者名
      Xuemei Cheng, Kazuhiro Gotoh, Ryota Nezasa, Takeya Mochizuki, Noritaka Usami
    • 学会等名
      The 10th International Workshop on Crystalline Silicon for Solar Cells
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Controllable optical and electrical properties of Nb doped TiO2 films by RF sputtering2018

    • 著者名/発表者名
      Xuemei Cheng, Kazuhiro Gotoh, Takeya Mochizuki, Noritaka Usami
    • 学会等名
      7th World Conference on Photovoltaic Energy Conversion
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Effect of substrate type on the electrical and structural properties of TiO2 thin films deposited by reactive DC sputtering2017

    • 著者名/発表者名
      Xuemei Cheng, Kazuhiro Gotoh, Yoshihiko Nakagawa, Noritaka Usami
    • 学会等名
      The 7th Asian Conference on Crystal growth and Crystal Technology
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会

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公開日: 2017-05-25   更新日: 2024-03-26  

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