| 研究課題/領域番号 |
19K04483
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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 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 |
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研究代表者 |
柴田 肇 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エネルギー・環境領域, 招聘研究員 (70357200)
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| 研究分担者 |
反保 衆志 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エネルギー・環境領域, 主任研究員 (20392631)
今中 康貴 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 技術開発・共用部門, 副部門長 (70354371)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021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)
2021年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
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: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
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| キーワード | 太陽電池 / 化合物半導体 / 少数キャリア寿命 / 物性物理学 / 半導体物性 / 電子工学 / 小数キャリア拡散長 / 移動度スペクトル |
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| 研究開始時の研究の概要 |
高性能な太陽電池を実現するためには、太陽光によって半導体の内部に生成された電子と正孔が、半導体の内部で長い距離を走行しなければならない。その電子と正孔の走行距離は「少数キャリア拡散長」と呼ばれるが、その値を高精度に測定できる方法は殆ど無い。本研究の目的は、「少数キャリア拡散長」を高精度で測定できる方法を開発し、高い「少数キャリア拡散長」持つ半導体材料を開発して、高性能な太陽電池を実現することである。
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| 研究成果の概要 |
本研究においては、CZTS（Cu2ZnSnSe4）太陽電池の高性能化のために、半導体の少数キャリアの拡散長を定量的に評価する手法を開発することを目的として、少数キャリアの移動度の測定を可能とする移動度スペクトル法の確立を目標とし、高品質なCZTS薄膜の成膜技術の開発と、移動度スペクトル法のアルゴリズムの開発を行った。
結果として、高性能なCZTS太陽電池を開発することに成功し、CZTS太陽電池としては世界最高の変換効率（12%）を達成した。また移動度スペクトル法のアルゴリズムを利用できる環境を整えることに成功し、また強磁場を使った磁気輸送計測システムを完成した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
移動度スペクトル法は高い潜在能力を持ち、少数キャリアの移動度を求める方法としては、現時点においては唯一無二の存在である。従って、その技法を確立して広範囲に利用可能な技法として確立することは、太陽電池に代表される少数キャリア・デバイスの開発という半導体電子工学の観点のみならず、基礎半導体物理学の観点からも非常に重要である。またCZTS（Cu2ZnSnSe4）系太陽電池は、希少金属を含まず地球に豊富に存在する原料を用いた太陽電池であり、喫緊の課題である地球温暖化対策として今後さらに桁違いの大量導入が期待される太陽電池の材料の候補として、その高性能化は社会的な要請が極めて高い。
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