| 研究課題/領域番号 |
21H01833
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分30010:結晶工学関連
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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 |
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)
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| 研究分担者 |
永井 武彦 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 (70415719)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円)
2023年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
2022年度: 6,760千円 (直接経費: 5,200千円、間接経費: 1,560千円)
2021年度: 7,540千円 (直接経費: 5,800千円、間接経費: 1,740千円)
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| キーワード | 化合物半導体 / 多元系化合物 / 太陽電池 / 半導体 / CZTS / 少数キャリア寿命 / エピタキシャル成長 / 格子欠陥 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究は、光デバイス用多元系化合物半導体の欠陥の影響と機能の定量評価と制御の学理構築を目的とする。多元系半導体では存在自体が即、欠陥となる大きな不定比性、空孔・アンチサイト欠陥についても理解が進まないまま時として積極的に利用され一部実用化されている。本研究では希少金属を利用しない4元系半導体Cu2ZnSnSe4（CZTS）に着目し、エピタシャル薄膜を利用し、多彩な評価方法および計算額手法を利用して、欠陥を精密かつ包括的に定量評価する。
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| 研究成果の概要 |
本研究では、PL発光寿命測定の代替としてPL発光強度を用いてVOCを評価する新しい簡便な方法を提案し、VOCに着目してPL強度と光起電力特性の関係を理論的・実験的に示すことを目的とした。対象の太陽電池としては、多元系化合物Cu2ZnSnS4(CZTS)を光吸収層とした構造を利用した。最初に、理論的にPL発光強度とTRPL発光寿命が比例関係にあることを示した。その後、実験的に太陽電池の特性を評価し、その後PL強度と、TRPL発光寿命の線形関係を示した。この結果は、PL強度により開放電圧が評価できることを示しており、種々の太陽電池系でも幅広く利用可能であることを示している。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究は、太陽電池の特性について太陽電池を作製しなくても光学的（photoluminesce：PLの発光強度）に評価できることを、理論的および実験的に示した。太陽電池作製には時間も労力も要するが、本手法によりそれらを経ず太陽電池材料としてのポテンシャル評価に利用できる手法を提供するものである。従来法では、時間分解PL法を利用しており、特別な措置が必要である場合や、その解釈で困難があったがその観点からも本手法は意義深い。
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