| 研究課題/領域番号 |
18K04224
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分21050:電気電子材料工学関連
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
アーサン ナズムル 東京大学, 先端科学技術研究センター, 特任准教授 (00422345)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2020年度)
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| 配分額 *注記 |
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2020年度: 260千円 (直接経費: 200千円、間接経費: 60千円)
2019年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2018年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
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| キーワード | ワイドギャップ半導体 / CuGaS2半導体 / 不純バンド型太陽電池 / 中間バンド型太陽電池 / スパッタ成膜法 / カルコパイライトCuGaS2 / ワイドギャップCuGaS2半導体 / スプレー化学熱分解成膜 / 三元同時スパッタ成膜法 / ワイドギャップCuGaS2半導体製膜 / 二段階スパッタ成膜法 / カルコパイライト薄膜 / 磁性不純物バンド / スパッタ成膜 / 高効率低コスト太陽電池 |
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| 研究成果の概要 |
本研究では、高効率中間バンド型太陽電池の実証の向けて、ワイドギャップCuGaS2（以下、CGS）薄膜の製膜及び太陽電池評価を推し進め、不純物バンド型材料として有効性を調べた。そのため、まず、CGSを母体した太陽電池構造の電池動作が実証できたことが大きな成果である。特に、CdSバッファ層にZnを添加することで太陽電池特性が向上した結果が主要な鍵である。
そして、中間バンド型太陽電池材料として不純物バンド型材料物性の評価に向けて、Cr添加したCGS薄膜の評価を進めた。PL発光では2.43eVのバンドギャップ発光と並行して、1.5eVの不純物バンド発光が確認できたことが大きな成果であると思われる。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
中間バンド型太陽電池において、中間バンドの母体となるワイドギャップの半導体材料開発が必須である。一方、高品質結晶性薄膜成膜として真空蒸着技術が求められるがワイドギャップ半導体の融点及び静電容量が高く、従来の真空蒸着技術でその成膜が困難である。本案件で進めた同時多元スパッタ成膜と並行して低融点物質加熱システムを開発したことで、蒸気圧の高い硫黄ガスの制御が可能となり、良質な結晶母体及び高品質な界面物性を得ることができた。
本研究では、新しい原理に基づく、枯渇元素を含まない環境負荷の低い太陽電池材料が得られたことが資源制約をいかに打破してイノベーションに繋げるかの課題克服に貢献できたと思われる。
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