| 研究課題/領域番号 |
18K05009
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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31020:地球資源工学およびエネルギー学関連
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
大野 裕 東北大学, 金属材料研究所, 准教授 (80243129)
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| 研究分担者 |
森戸 春彦 東北大学, 金属材料研究所, 准教授 (80463800)
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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 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2020年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2019年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2018年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
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| キーワード | 電圧誘起ナトリウム集積 / シリコン太陽電池 / メガソーラー |
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| 研究成果の概要 |
透過電子顕微鏡法と第一原理計算より、p型シリコンには格子間ナトリウムが多量に導入でき、それらが積層欠陥と相互作用して積層欠陥エネルギーを下げるため、ナトリウムの移動・集積過程はシリコンの極性やフェルミ準位、小数キャリア密度に依存することを示した。また、積層欠陥や粒界が存在する実用太陽電池用のボロン添加p型ハイパフォーマンスシリコン多結晶において、ナトリウムは積層欠陥・粒界と優先的に反応し、その反応性は粒界エネルギーと相関があり、低エネルギーの∑3{111}粒界や積層欠陥よりも高エネルギーのランダム粒界や高∑値粒界の方が反応性が高いことが分かった。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
太陽電池中のナトリウムの移動・集積過程は、モジュール構造（ガラス、封止材の材質）、セル構造（基板、極性、キャリア濃度）、外部環境（雰囲気、電圧、光照射の条件）に複雑に依存する。セル化・モジュール化されていないシリコン単結晶へ意図的に積層欠陥とナトリウムを添加することで、シリコンの極性やフェルミ準位、小数キャリア密度に依存するナトリウムの移動・集積の素過程が初めて明らかになった。また、ナトリウムは積層欠陥だけでなく一般の粒界とも反応し、その反応性は粒界エネルギーに依存することも分かった。これらは、ナトリウムに関連する電圧誘起劣化が生じにくいシリコン太陽電池セルを設計する上で重要な情報である。
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