| 研究課題/領域番号 |
20K04607
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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21060:電子デバイスおよび電子機器関連
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| 研究機関 | 立命館大学 |
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研究代表者 |
峯元 高志 立命館大学, 理工学部, 教授 (80373091)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022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)
2022年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
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: 1,690千円 (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 / 化合物薄膜 / 太陽光発電 / 薄膜 / レアメタルフリー / 化合物 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
太陽電池の地球規模でのテラワットスケールの大量普及時において資源制約を受け難いレアメタルフリーの太陽電池としてCu2SnS3（CTS）太陽電池を開発する。従来の研究から優れた光電物性を有することがわかっているにも関わらず、デバイスの高効率化が十分でないCTS太陽電池について、1次元デバイスシミュレーションによる最適構造設計、高品質結晶成長技術開発、最適デバイス構造の実現を通じて、効率15%の達成を目指す。
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| 研究成果の概要 |
本研究では、Cu2(Sn,Ge)S3(CTGS)光吸収層成長時の昇温・キープ時間がCTGS層及び太陽電池性能に与える影響を検証した。到達温度を510℃、昇温時間30分、キープ時間60分の時に、CTGSの粒径の増大が確認された。同サンプルを用いて太陽電池を作製したところ、最高の変換効率5.47%を達成した。一方、光学特性が優れた(Zn,Mg)O:Alを導電膜に適用し、Mg/(Mg+Zn)比を変化させた太陽電池は、Mg添加無しの場合に対して、Mg比を0.14~0.36の範囲で効率が絶対値で1~2%程度増加した。これはZMOのバンドギャップ拡大や伝導帯不連続量の減少が寄与したと考えられる。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究は、元素制約の可能性の小さい汎用元素を用いたCu2SnS3をベースとした薄膜太陽電池の高効率化に関するものです。本研究の成果は、高効率化に有用な、結晶品質の向上の方法やデバイス構造の改善に関するものである。特に、従来のZnOよりも紫外線領域で透過率の高いZnMgO系透明電極を用いることで効率向上を達成できることを示しており、これは他の太陽電池にも適用でき、学術的意義がある。太陽電池の実用化には高効率化が必要であり、これは太陽電池によるクリーンエネルギーの利用拡大に貢献する可能性があるという点に社会的意義がある。
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