| 研究課題/領域番号 |
22K20355
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| 研究種目 |
研究活動スタート支援
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
0202:物性物理学、プラズマ学、原子力工学、地球資源工学、エネルギー学およびその関連分野
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| 研究機関 | 長岡技術科学大学 |
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研究代表者 |
金井 綾香 長岡技術科学大学, 工学研究科, 助教 (90960849)
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| 研究期間 (年度) |
2022-08-31 – 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 |
2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
2023年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2022年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
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| キーワード | 硫化物 / 太陽電池 / 薄膜 / 半導体 / 化合物太陽電池 / 伝導帯傾斜構造 / 硫化物薄膜 / Cu2SnS3 / Cu2(Sn1-xGex)S3 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
Cu2SnS3(CTS)を光吸収層に用いたレアメタルフリー低コスト次世代太陽電池の開発のために、従来には無いバンド構造の抜本的な見直しを図り、生成した電子の再結合を確実に抑制することができる新規電子輸送構造を実現し、CTS太陽電池の変換効率の飛躍的な向上を目指す。そのために新規3ゾーン硫化炉を用いてCTSに対しGeを加えることにより薄膜の深さ方向に対し、伝導帯におけるエネルギー位置の傾斜をつけた薄膜を作製する。さらに、様々な条件のエネルギー傾斜をつけたCTS太陽電池を作製し、それらの電気的特性を調査することにより変換効率との相関を明らかにする。
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| 研究成果の概要 |
本研究は、汎用で安価かつ無毒な元素から構成されたCu2Sn1-xGexS3(CTGS)における成膜方法の最適化や薄膜における諸特性の調査及び太陽電池の作製に取り組み、伝導帯エネルギー傾斜構造における次世代高効率太陽電池の実現及びその指針の構築を目指した。得られたCTGS薄膜に対して低温フォトルミネッセンス測定や室温ホール効果測定を実施し、[Ge]/([Ge]+[Sn])(IV族比)を0.0-0.2の範囲で変化させても浅いアクセプタ準位や移動度を維持できることが分かった。以上より、伝導帯エネルギー傾斜構造の硫化物系太陽電池に求められる欠陥特性や電気特性などの有用な知見を得ることができた。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
現在、太陽光や風力、地熱などを用いて発電する地球にやさしい再生可能エネルギーが次世代のクリーンエネルギーとして非常に注目されており、研究が推進されている。特にその中でも太陽光発電は、無尽蔵な太陽光を用いる発電方法であり次世代を担う電力インフラとして期待されている。本研究で得られた成果は安価で無毒な元素のみから構成されている伝導帯エネルギー傾斜構造硫化物系太陽電池の実現に向けた有用な知見を含んでおり、将来における変換効率向上への突破口となるデバイス構造の指針を示す重要な情報として役立つことが期待される。
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