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粒界機能の積極的利用による新規多結晶系太陽電池材料の創出

研究課題

研究課題/領域番号 23656435
研究種目

挑戦的萌芽研究

配分区分基金
研究分野 構造・機能材料
研究機関熊本大学

研究代表者

連川 貞弘  熊本大学, 自然科学研究科, 教授 (40227484)

研究協力者 山室 賢輝  熊本大学, 工学部, 技術専門職員
研究期間 (年度) 2011 – 2013
研究課題ステータス 完了 (2013年度)
配分額 *注記
3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
2013年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2012年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2011年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
キーワード太陽電池 / 粒界 / ポテンシャル障壁 / 電気伝導 / CdTe / Si / KFM / 第一原理計算 / シリコン / 結晶粒界 / ナノ結晶 / CP-AFM / 多結晶 / ケルビンプローブ原子間力顕微鏡 / ショットキー障壁 / 再結合損失
研究概要

本研究では,微細多結晶でありながら高い光電変換効率が得られるCdTeに着目し,その粒界電子物性の理解に基づいた粒界設計により新規な太陽電池材料を創出するための原理を得ることを目的とした。CdTe粒界のポテンシャル障壁高さは粒界性格に依存するとともに,粒界の極性(Cd極性,Te極性)に著しく影響されること, 粒界に偏析するClは粒界ポテンシャル障壁を高める効果があることを明らかにした。これらの結果より,粒界はbuilt-in potential(内蔵電界)として作用し,粒界近傍で光生成された電子-正孔対の分離を促進することにより,光―電気変換効率向上に寄与すると結論づけられた。

報告書

(4件)
  • 2013 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2012 実施状況報告書
  • 2011 実施状況報告書
  • 研究成果

    (52件)

すべて 2014 2013 2012 2011 その他

すべて 雑誌論文 (17件) (うち査読あり 15件) 学会発表 (27件) (うち招待講演 5件) 図書 (2件) 備考 (4件) 産業財産権 (2件)

  • [雑誌論文] Transmission electron microscopy/electron energy loss spectroscopy measurements and ab initio calculation of local magnetic moments at nickel grain boundaries2014

    • 著者名/発表者名
      K. Hirayama, S. Ii, S. Tsurekawa
    • 雑誌名

      Science and Technology of Advanced Materials

      巻: 15 号: 1 ページ: 015005-015005

    • DOI

      10.1088/1468-6996/15/1/015005

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Potential barrier at grain boundaries in polycrystalline silicon : influence of grain-boundary character and copper/iron contamination2013

    • 著者名/発表者名
      S. Tsurekawa, H. Takahashi, Y. Nishibe, T. Watanabe
    • 雑誌名

      Philos Mag

      巻: 93 ページ: 1413-1424

    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Evaluation of potential variations around grain boundaries in BaSi_2 epitaxial films by Kelvin probe force microscopy2013

    • 著者名/発表者名
      Masakazu Baba, Sadahiro Tsurekawa, Kentaro Watanabe, W. Du, Kaoru Toko, Kosuke O. Hara, Horitaka Usami, Takashi Sekiguchi, and Takashi Suemasu
    • 雑誌名

      Applied Physics Letter

      巻: 103巻 号: 14 ページ: 142113-142113

    • DOI

      10.1063/1.4824335

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書 2013 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Characterization of grain boundary properties in BaSi_2 epitaxial films on Si(111) and Si(001) by Kelvin probe force microscopy2013

    • 著者名/発表者名
      M. Baba, S. Tsurekawa, K. Nakamura, D. Weijie, S. Koike, K. Toko, K.O. Hara, N. Usami, T. Suemasu
    • 雑誌名

      Proc. 39th IEEE Photovoltaic Specialists Conference (PVSC 2013)

      ページ: 535-538

    • DOI

      10.1109/pvsc.2013.6744207

    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Reply to “Comment on direct measurement of local magnetic moments at grain boundaries in iron” by Stoger-Pollach2013

    • 著者名/発表者名
      K. Hirayama, S. Ii, S. Tsurekawa
    • 雑誌名

      Scripta Materialia

      巻: 69 号: 11-12 ページ: 823-825

    • DOI

      10.1016/j.scriptamat.2013.08.003

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Growth of bridging carbon nanofibers in cracks formed by heat-treating iron oxide thin sheets in acetylene gas2013

    • 著者名/発表者名
      T. Hikata, S. Okubo, Y. Higashi, T. Matsuba, R. Utsunomiya, S. Tsurekawa, K. Murakami, J. Fujita
    • 雑誌名

      AIP Advances

      巻: 3 号: 4 ページ: 042127-042127

    • DOI

      10.1063/1.4802966

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書 2012 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Potential barrier at grain boundaries in polycrystalline silicon: influence of grain-boundary character and copper/iron contamination2013

    • 著者名/発表者名
      S. Tsurekawa, H. Takahashi, Y. Nishibe, T. Watanabe
    • 雑誌名

      Philosophical Magazine

      巻: 93 号: 10-12 ページ: 1413-1424

    • DOI

      10.1080/14786435.2012.753482

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書 2012 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Development of Nanostructured Tungsten Based Materials Resistant to Recrystallization and/or Radiation Induced Embrittlement2013

    • 著者名/発表者名
      H. Kurishita
    • 雑誌名

      MATERIALS TRANSACTIONS

      巻: 54 号: 4 ページ: 456-465

    • DOI

      10.2320/matertrans.MG201209

    • NAID

      10031162810

    • ISSN
      1345-9678, 1347-5320
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effect of post-GBE strain-sensitisation on corrosion resistance of grain boundary engineered 304 austenitic stainless steel2013

    • 著者名/発表者名
      G. Yamada
    • 雑誌名

      Philosophical Magazine

      巻: 93 号: 10-12 ページ: 1443-1453

    • DOI

      10.1080/14786435.2012.762467

    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Direct measurement of local magnetic moments at grain boundaries in iron2013

    • 著者名/発表者名
      S. Ii
    • 雑誌名

      Scripta Materialia

      巻: 68 号: 5 ページ: 253-256

    • DOI

      10.1016/j.scriptamat.2012.10.028

    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Controlling grain boundary character distribution of high-temperature B2 phase in Ti-Ni-Fe alloy2012

    • 著者名/発表者名
      S. Ii
    • 雑誌名

      Intermetallics

      巻: 31 ページ: 65-71

    • DOI

      10.1016/j.intermet.2012.06.009

    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Grain boundary engineering based on fractal analysis for control of segregation-induced intergranular brittle fracture in polycrystalline nickel2012

    • 著者名/発表者名
      S. Kobayashi
    • 雑誌名

      Acta Materialia

      巻: 60 号: 17 ページ: 6200-6212

    • DOI

      10.1016/j.actamat.2012.07.065

    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Anodizing of aluminum in sulfuric acid and oxalic acid solutions with percarboxylic acid-based additive2012

    • 著者名/発表者名
      M. Yoshimoto
    • 雑誌名

      Journal of the Ceramic Society of Japan

      巻: 120 号: 1403 ページ: 276-279

    • DOI

      10.2109/jcersj2.120.276

    • NAID

      130004480079

    • ISSN
      1348-6535, 1882-0743
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Grain boundary plane reorientation : model experiments on bi-and tricrystals2012

    • 著者名/発表者名
      Pavel Lejcek
    • 雑誌名

      Journal of Materials Science

      巻: 47 号: 13 ページ: 5106-5113

    • DOI

      10.1007/s10853-012-6384-4

    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書 2011 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Experimental evaluation of local magnetic moment in 3d transition metals by TEM/EELS technique2012

    • 著者名/発表者名
      Seiichiro Ii
    • 雑誌名

      Conference Proceedings APMC 10 / ICONN 2012 / ACMM 22

      巻: ー

    • 関連する報告書
      2011 実施状況報告書
  • [雑誌論文] EELS measurement of local magnetic moments at grain boundaries in nickel and iron - effect of grain boundary character2012

    • 著者名/発表者名
      Kyohei Hirayama
    • 雑誌名

      Conference Proceedings APMC 10 / ICONN 2012 / ACMM 22

      巻: ー

    • 関連する報告書
      2011 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Changes in Ferroelectric Domain Structure with Electric Fatigue in Li0.06(Na0.5K0.5)0.94NbO3 Ceramics2011

    • 著者名/発表者名
      Sadahiro Tsurekawa
    • 雑誌名

      Jpn. J. Appl. Phys.

      巻: 50 号: 9S2 ページ: 09NC02-09NC02

    • DOI

      10.1143/jjap.50.09nc02

    • NAID

      210000071274

    • 関連する報告書
      2011 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Potential barrier at grain boundaries in polycrystalline silicon and cadmium telluride for solar cells2013

    • 著者名/発表者名
      S. Tsurekawa
    • 学会等名
      Intern. Symp. On EcoTopia Science
    • 発表場所
      Nagoya University, Nagoya, Japan
    • 年月日
      2013-12-14
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] 多結晶 cdTe における粒界ポテンシャル障壁2013

    • 著者名/発表者名
      中村聡志, 小田智士, 連川貞弘, 平山恭介
    • 学会等名
      第55回日本顕微鏡学会九州支部総会・学術講演会
    • 発表場所
      九州大学伊都キャンパス, 福岡
    • 年月日
      2013-12-14
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] State-of - the-art grain boundary engineering towards development of new materials2013

    • 著者名/発表者名
      S. Tsurekawa, T. Watanabe
    • 学会等名
      Intern. Conf. on Processing & Manufacturing of Advanced Materials (THERMEC'2013)
    • 発表場所
      Las Vegas, USA
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] Characterization of grain boundaries in BaSi2 epitaxial films on Si(111) and Si(001) by Kelvin probe force microscopy2013

    • 著者名/発表者名
      M. Baba, S. Tsurekawa, K. Nakamura, Du Weijie, S. Koike, K. Toko, K. O. Hara, N. Usami, T. Suemasu
    • 学会等名
      39th IEEE Photovoltaic Specialist Conf
    • 発表場所
      Tampa, USA
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] State-of-the-art grain boundary engineering towards development of new materials2013

    • 著者名/発表者名
      S. Tsurekawa, T. Watanabe
    • 学会等名
      International Conference on PROCESSING & MANUFACTURING OF ADVANCED MATERIALS (THERMEC'2013)
    • 発表場所
      Rio Hotel, Las Vegas, USA
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Quantitative analyses by transmission electron microscopy and those application to the grain boundary phenomena2013

    • 著者名/発表者名
      S. Ii, S. Tsurekawa, K. Tsuchiya
    • 学会等名
      International Conference on PROCESSING & MANUFACTURING OF ADVANCED MATERIALS (THERMEC'2013)
    • 発表場所
      Rio Hotel, Las Vegas, USA
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Potential barrier at grain boundaries in polycrystalline silicon and cadmium telluride for solar cells2013

    • 著者名/発表者名
      S. Tsurekawa, H. Takahashi, Y. Nishibe, S. Ods
    • 学会等名
      International Symposum on EcoTopia Science
    • 発表場所
      Nagoya, Japan
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Investigation about Grain Boundary Character in Semiconducting BaSi2 by Kelvin Probe Force Microscopy2013

    • 著者名/発表者名
      M. Baba, S. Tsurekawa, K. O. Hara, N. Usami, K. Toko, T. Suemasu
    • 学会等名
      23rd Photovoltaic Science and Engineering Conference
    • 発表場所
      Taipei, Taiwan
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Characterization of grain boundary properties in BaSi2 epitaxial films on Si(111) and Si(001) by Kelvin probe force microscopy2013

    • 著者名/発表者名
      M. Baba, S. Tsurekawa, K. Nakamura, Du Weijie, S. Koike, K. Toko, K. O Hara, N. Usami, T. Suemasu
    • 学会等名
      39th IEEE Photovoltaic Specialist Conference
    • 発表場所
      Tampa, USA
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Potential barrier height at grain boundaries in BaSi2 epitaxial thin films studied by Kelvin probe force microscopy2013

    • 著者名/発表者名
      M. Baba, S. Tsurekawa, W. Du, K. Toko, K. O. Hara, N. Usami, T. Suemasu
    • 学会等名
      2013 JSAP-MRS Joint Symposia
    • 発表場所
      Kyoto, Japan
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 粒界制御フェライト系耐熱構の開発2013

    • 著者名/発表者名
      連川貞弘
    • 学会等名
      日本金属学会2013年春期講演大会
    • 発表場所
      東京理科大学
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 強磁性材料の粒界局所磁気モーメント2013

    • 著者名/発表者名
      平山恭介
    • 学会等名
      日本金属学会2013年春期講演大会
    • 発表場所
      東京理科大学
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] 太陽電池用多結晶 Si およびCdTe 粒界におけるポテンシャル障壁2012

    • 著者名/発表者名
      連川貞弘
    • 学会等名
      日本金属学会セミナーセミナー「材料科学科学的アプローチによる太陽電池研究の最前線」
    • 発表場所
      エッサム神田ホール, 東京
    • 年月日
      2012-10-12
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] CdTe{111}/Σ3 粒界の電子構造の第一原理計算2012

    • 著者名/発表者名
      中村聡士, 連川貞弘
    • 学会等名
      日本金属学会九州支部・日本鉄鋼協会九州支部・軽金属学会九州支部合同学術講演大会
    • 発表場所
      北九州国際会議場, 北九州
    • 年月日
      2012-06-09
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] Nano-inswntation study of local plastic deformation in the vicinity of grain boundary2012

    • 著者名/発表者名
      K. Tashima
    • 学会等名
      2012 MRS Fall Meeting
    • 発表場所
      Hynes Convention Center, Boston, USA
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] Measurement of the local magnetic moments at the grain boundaries in nickel via TEM/EELS technique2012

    • 著者名/発表者名
      K. Hirayama
    • 学会等名
      2012 MRS Fall Meeting
    • 発表場所
      Hynes Convention Center, Boston, USA
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] 太陽電池用多結晶SiおよびCdTe粒界におけるポテンシャル障壁2012

    • 著者名/発表者名
      連川貞弘
    • 学会等名
      日本金属学会セミナー「材料科学的アプローチによる太陽電池研究の最前線」
    • 発表場所
      エッサム神田ホール
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Enhancement of the local magnetic moments at grain boundaries in ferromagnetic metals2012

    • 著者名/発表者名
      S. Tsurekawa
    • 学会等名
      Materials Science and Engineering
    • 発表場所
      Darmstadt, Germany
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] TEM/EELS法を用いたニッケル粒界の局所磁気モーメント評価2012

    • 著者名/発表者名
      平山恭平
    • 学会等名
      日本金属学会2012年秋期講演大会
    • 発表場所
      愛媛大学
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] 粒界工学手法に基づく高対応粒界頻度組織形成過程のEBSDその場観察2012

    • 著者名/発表者名
      畑瀬裕基
    • 学会等名
      日本金属学会2012年秋期講演大会
    • 発表場所
      愛媛大学
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] Experimental evaluation of local magnetic moment in 3d transition metals by TEM/EELS technique2012

    • 著者名/発表者名
      Seiichiro Ii
    • 学会等名
      APMC12, ICONN2012, ACMM22
    • 発表場所
      Perth convention center, Australia
    • 関連する報告書
      2011 実施状況報告書
  • [学会発表] EELS measurement of local magnetic moments at grain boundaries in nickel and iron - effect of grain boundary character2012

    • 著者名/発表者名
      Kyohei Hirayama
    • 学会等名
      APMC12, ICONN2012, ACMM22
    • 発表場所
      Perth convention center, Australia
    • 関連する報告書
      2011 実施状況報告書
  • [学会発表] TEM / EELSの金属材料への適用 -粒界物性解明への試み-2011

    • 著者名/発表者名
      井 誠一郎
    • 学会等名
      日本顕微鏡学会第55回シンポジウム
    • 発表場所
      サンポート高松
    • 関連する報告書
      2011 実施状況報告書
  • [学会発表] 鉄およびニッケルの粒界近傍における局所磁気モーメント2011

    • 著者名/発表者名
      平山恭介
    • 学会等名
      日本金属学会2011年秋期(第井149回)大会
    • 発表場所
      沖縄コンベンションセンター
    • 関連する報告書
      2011 実施状況報告書
  • [学会発表] Application of TEM / EELS Technique to Measurements of Local Magnetic Moments at Grain Boundaries in Metals2011

    • 著者名/発表者名
      Sadahiro Tsurekawa
    • 学会等名
      Intern. Conf. on Processing and Manufacturing of Advanced Materials (THERMEC’2011)(招待講演)
    • 発表場所
      Quebec City, Canada
    • 関連する報告書
      2011 実施状況報告書
  • [学会発表] 多結晶Cdeにおける粒界ポテンシャル障壁

    • 著者名/発表者名
      中村聡志,小田智士,連川貞弘,平山恭介
    • 学会等名
      第55回日本顕微鏡学会九州支部総・学術講演会
    • 発表場所
      九州大学伊都キャンパス
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] CdTe{111}/Σ3粒界の電子構造の第一原理計算

    • 著者名/発表者名
      中村聡志
    • 学会等名
      日本金属学会九州支部・日本鉄鋼協会九州支部・軽金属学会九州支部合同学術講演大会
    • 発表場所
      北九州国際会議場
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [図書] 材料科学的アプローチによる太陽電池研究の最前線2013

    • 著者名/発表者名
      連川貞弘, 他
    • 出版者
      日本金属学会
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [図書] 材料科学的アプローチによる太陽電池研究の最前線2013

    • 著者名/発表者名
      連川貞弘
    • 総ページ数
      9
    • 出版者
      日本金属学会
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [備考]

    • URL

      http://www.msre.kumamoto-u.ac.jp/~mice/

    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [備考] 熊本大学大学院自然科学研究科産業創造工学専攻 材料組織・界面制御学研究室HP

    • URL

      http://www.msre.kumamoto-u.ac.jp/~mice/

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [備考] 材料組織・界面制御学研究室HP

    • URL

      http://www.msre.kumamoto-u.ac.jp/~mice/

    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [備考]

    • URL

      http://www.msre.kumamoto-u.ac.jp/~mice/

    • 関連する報告書
      2011 実施状況報告書
  • [産業財産権] カーボンナノ構造体の製造装置およびカーボンナノ構造体の製造方法2012

    • 発明者名
      日方威, 大久保総一郎, 連川貞弘
    • 権利者名
      日方威, 大久保総一郎, 連川貞弘
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2012-198377
    • 出願年月日
      2012-09-10
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [産業財産権] カーボンナノ構造体の製造装置およびカーボンナノ構造体の製造方法2012

    • 発明者名
      日方威
    • 権利者名
      日方威
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2012-198377
    • 出願年月日
      2012-09-10
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書

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公開日: 2011-08-05   更新日: 2019-07-29  

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