| 研究課題/領域番号 |
21K04141
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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 | 旭川工業高等専門学校 |
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研究代表者 |
中村 基訓 旭川工業高等専門学校, システム制御情報工学科, 教授 (50435963)
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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 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2023年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2022年度: 390千円 (直接経費: 300千円、間接経費: 90千円)
2021年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
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| キーワード | CNT-Siヘテロ接合太陽電池 / カーボンナノチューブ / CNT配向膜 / CNT-Si太陽電池 / 太陽電池 / 配向膜 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
カーボンナノチューブ（CNT）は，その一次元的構造から電気的に高い特性を有し，Siをはるかに凌駕する半導体材料として期待されている．しかし，これらの単一CNTにおける優れた特徴は，薄膜のような集合体を形成すると，そのポテンシャルを十分に発揮できない．本研究では，よく制御された真空ろ過法により，従来法では得ることができなかった高配向・高密度な『CNT結晶膜』を安定して作製できる条件を確立する．このCNT結晶膜をCNT-Si太陽電池に応用することで，CNT膜がCNT-Si太陽電池の変換効率に与える影響を系統的に検証し，光吸収率を制御して発電プロセスにおけるCNT膜の役割を解明することを目的とする．
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| 研究成果の概要 |
本研究では，高密度・高配向CNT膜（CNT結晶膜）を成膜し，CNT-Siヘテロ接合太陽電池へ応用した．様々な配向度を持つCNT薄膜を準備し，それらを用いて太陽電池デバイスの試作および発電特性を評価した．入射光として直線偏光を用いることで配向CNT層で光を選択的に吸収できる特徴を積極的に利用し，CNT-Si太陽電池の発電メカニズムについて調査した．結果として，CNT層で吸収された光は太陽電池デバイスにおける光電流への寄与が小さく，ショットキ接合による電荷分離が支配的であることが確認できた．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究では，CNT-Siヘテロ接合太陽電池のCNT層として，高密度・高配向CNT膜を適用し，CNT層に選択的に光を吸収させることで，今まで多くの研究者により議論されてきたCNT-Si太陽電池の発電メカニズムを明らかにした点に大きな学術的な意義がある．CNT配向膜と本研究で考案した評価法を用いれば，他の様々な種類のCNT-Si太陽電池についても発電メカニズムの検証ができる．現在主流である結晶Siによる太陽電池に代わる新たなデバイスに位置づけられるためには，その発電メカニズムの解明が必須であり，本研究の成果が再生可能エネルギー利用促進の面においても，大きな意義を有している．
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