高品質マルチバンドギャップ半導体結晶による中間バンド型太陽電池

• 研究課題/領域番号: 24760258
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 電子・電気材料工学
• 研究機関: 佐賀大学
• 研究代表者: 田中 徹 佐賀大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (20325591)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2014-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2013年度)
• 配分額: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円); 2013年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円); 2012年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
• キーワード: 中間バンド型太陽電池 / マルチバンドギャップ / 高不整合材料 / ZnTeO

研究概要

単一層でマルチバンドを実現できる高不整合材料を用いた中間バンド型太陽電池の実現を目指して、ZnTeO系材料における高品質薄膜の成長と中間バンド型太陽電池の原理実証、およびドナー不純物添加による中間バンドを介した光吸収特性の向上を目的とし、研究を行った。ZnTeOに原子半径の大きなCdを添加することでZnTeと格子整合可能なZn1-xCdxTe1-yOy (ZnCdTeO)のエピタキシャル成長に成功し、中間バンドを介した電流生成を確認した。ドナーとしてAlを添加したZnTeOにおける基礎特性を明らかにした。

研究成果

• [雑誌論文] Development of ZnTe-based solar cells (2013)
  • 著者名/発表者名: Tooru Tanaka
  • 雑誌名: Materials Science Forum 巻: 750 ページ: 80-83
  • DOI: 10.4028/www.scientific.net/msf.750.80
  • 査読あり
• [雑誌論文] Molecular beam epitaxial growth of ZnCdTeO epilayers for intermediate band solar cells (2013)
  • 著者名/発表者名: Tooru Tanaka, Yasuhiro Nagao, Tomohiro Mochinaga, Katsuhiko Saito, Qixin Guo, Mitsuhiro Nishio, Kin M. Yu, and Wladek Walukiewicz
  • 雑誌名: Journal of Crystal Growth 巻: 378 ページ: 259-262
  • DOI: 10.1016/j.jcrysgro.2012.12.086
  • 査読あり
• [雑誌論文] Surface morphologies and photoluminescence properties of undoped and P-doped ZnTe layers grown by metalorganic vapor phase epitaxy (2013)
  • 著者名/発表者名: Mitsuhiro Nishio
  • 雑誌名: Journal of Crystal Growth 巻: 370 ページ: 348-352
  • DOI: 10.1016/j.jcrysgro.2012.07.020
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effects of annealing treatment upon electrical and photoluminescence properties of phosphorus-doped ZnMgTe epilayers grown by metalorganic vapor phase epitaxy (2013)
  • 著者名/発表者名: Mitsuhiro Nishio, Keita Kai, Ryota Fujiki, Katsuhiko Saito, Tooru Tanaka, Qixin Guo
  • 雑誌名: Journal of Crystal Growth 巻: 370 ページ: 342-347
  • DOI: 10.1016/j.jcrysgro.2012.07.024
  • 査読あり
• [雑誌論文] Band alignment of ZnTe/GaAs heterointerface investigated by synchrotron radiation photoemission spectroscopy (2013)
  • 著者名/発表者名: Guo, Q., Takahashi, K., Saito, K., Akiyama, H., Tanaka, T., Nishio, M.
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 巻: 102 号: 9
  • DOI: 10.1063/1.4794950
  • 査読あり
• [雑誌論文] Epitaxial Growth of ZnTe Layers on ZnO Bulk Substrates by Metalorganic Vapor Phase Epitaxy (2013)
  • 著者名/発表者名: Hajime Akiyama
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: 52 号: 4R ページ: 40206-40206
  • DOI: 10.7567/jjap.52.040206
  • 査読あり
• [雑誌論文] Photocurrent induced by two-photon excitation in ZnTeO intermediate band solar cells (2013)
  • 著者名/発表者名: Tooru Tanaka, Masaki Miyabara, Yasuhiro Nagao, Katsuhiko Saito, Qixin Guo, Mitsuhiro Nishio, Kin M. Yu, and Wladek Walukiewicz
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 巻: 102 号: 5
  • DOI: 10.1063/1.4790643
  • 査読あり
• [雑誌論文] Influence of dopant transport rate upon photoluminescence and electrical properties of phosphorus-doped ZnMgTe layers grown by MOVPE (2012)
  • 著者名/発表者名: Katsuhiko Saito
  • 雑誌名: physica status solidi (c) 巻: 9 号: 8-9 ページ: 1736-1739
  • DOI: 10.1002/pssc.201100621
  • 査読あり
• [雑誌論文] Influence of source transport rate upon phosphorus doping of ZnTe layers grown by MOVPE method (2012)
  • 著者名/発表者名: Mitsuhiro Nishio
  • 雑誌名: physica status solidi 巻: 9 号: 8-9 ページ: 1732-1735
  • DOI: 10.1002/pssc.201100600
  • 査読あり
• [学会発表] ZnTeO-based intermediate band solar cells (2014)
  • 著者名/発表者名: Tooru Tanaka
  • 学会等名: The EMN East Meeting
  • 発表場所: Beijing, China
  • 年月日: 2014-05-12
  • 招待講演
• [学会発表] Molecular Beam Epitaxial Growth of N-Type ZnS Layers for ZnTeO-Based Intermediate Band Solar Cells (2013)
  • 著者名/発表者名: Tooru Tanaka, Shin Haraguchi, Masaki Miyabara, Katsuhiko Saito, Qixin Guo, Mitsuhiro Nishio, Kin M. Yu, Wladek Walukiewicz
  • 学会等名: 2013 Materials Research Society Fall Meeting
  • 発表場所: Boston, MA, W5.14
  • 年月日: 2013-12-02
• [学会発表] Development of ZnTeO-based Intermediate band solar cells (2013)
  • 著者名/発表者名: Tooru Tanaka, Katsuhiko Saito, Qixin Guo, Mitsuhiro Nishio, Kin Man Yu, and Wladek Walukiewicz
  • 学会等名: The 9th C-K-J Joint Workshop on Advanced Functional Materials
  • 発表場所: Saga, I-12
  • 年月日: 2013-11-25
  • 招待講演
• [学会発表] Intermediate band solar cells based on ZnTeO (2013)
  • 著者名/発表者名: Tooru Tanaka
  • 学会等名: 9th China SoG Silicon and PV Power Conference (9th CSPV)
  • 発表場所: Suzhou, China
  • 年月日: 2013-11-07
  • 招待講演
• [学会発表] Growth of n-type ZnS blocking epilayers for ZnTeO-based intermediate band solar cells (2013)
  • 著者名/発表者名: Tooru Tanaka, Shin Haraguchi, Masaki Miyabara, Katsuhiko Saito, Qixin Guo, Mitsuhiro Nishio, Kin M. Yu, and Wladek Walukiewicz
  • 学会等名: 23rd Photovoltaic Science and Engineering Conference
  • 発表場所: Taipei, Taiwan, 4-P-4
  • 年月日: 2013-10-31
• [学会発表] Two-step photon absorption in intermediate band solar cells based on ZnTeO (2013)
  • 著者名/発表者名: Tooru Tanaka, Shin Haraguchi, Masaki Miyabara, Katsuhiko Saito, Qixin Guo, Mitsuhiro Nishio, Kin M. Yu, and Wladek Walukiewicz
  • 学会等名: The 8th International Conference on Thin film Physics and Applications
  • 発表場所: Shanghai, China, 5.26
  • 年月日: 2013-09-21
• [学会発表] Photogenerated current by two-step photon excitation in ZnTeO Intermediate Band Solar Cells (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Tanaka, M. Miyabara, Y. Nagao, K. Saito, Q. Guo, M. Nishio, K. M. Yu, W. Walukiewicz
  • 学会等名: 38th IEEE Photovoltaic Specialists Conference
  • 発表場所: Tampa, Florida, 447
  • 年月日: 2013-06-19
• [学会発表] Photogenerated current by two-step photon excitation in ZnTeO Intermediate Band Solar Cells (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Tanaka, M. Miyabara, Y. Nagao, K. Saito, Q. Guo, M. Nishio, K. M. Yu, W. Walukiewicz
  • 学会等名: 38th IEEE Photovoltaic Specialists Conference
  • 発表場所: Tampa, Florida
• [学会発表] ZnTe系材料の物性と光デバイス応用 (2012)
  • 著者名/発表者名: 田中徹
  • 学会等名: 平成24年度応用物理学会九州支部,支部オータムスクール
  • 発表場所: 佐賀大学, As-3
  • 年月日: 2012-12-02
  • 招待講演
• [学会発表] 太陽電池の基礎と応用 (2012)
  • 著者名/発表者名: 田中徹
  • 学会等名: 第2回九州若手セラミックフォーラム
  • 発表場所: 佐賀市
  • 年月日: 2012-09-01
  • 招待講演
• [学会発表] Green LEDs and Solar Cells based on ZnTe-related Materials (2012)
  • 著者名/発表者名: Tooru Tanaka
  • 学会等名: Conference on Lasers and Electro-Optics 2012 (CLEO : 2012)
  • 発表場所: San Jose. JTh4J.4
  • 招待講演
• [学会発表] Synthesis and Optical Properties of ZnTe1-xOx Highly Mismatched Alloys for Intermediate Band Solar Cells (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Tanaka, T. Mochinaga, K. Saito, Q. Guo, M. Nishio, K. M. Yu, W. Walukiewicz
  • 学会等名: 37th IEEE Photovoltaic Specialists Conference
  • 発表場所: Austin, Texas
• [学会発表] Green LEDs and Solar Cells based on ZnTe-related Materials (2012)
  • 著者名/発表者名: Tooru Tanaka
  • 学会等名: Electro-Optics 2012 (CLEO:2012)
  • 発表場所: San Jose
  • 招待講演
• [学会発表] Characterization of ZnTe Epilayers on GaAs (111) Substrates by Metalorganic Vapor Phase Epitaxy (2012)
  • 著者名/発表者名: Qixin Guo, Hajime Akiyama, Hiroyuki Hirano, Katsuhiko Saito, Tooru Tanaka, and Mitsuhiro Nishio
  • 学会等名: 16th International Conference on Metal Organic Vapor Phase Epitaxy (ICMOVPE-XVI)
  • 発表場所: Busan, Korea
• [学会発表] Influence of (MeCp)2Mg Transport Rate upon Growth of Phosphorus-doped ZnMgTe Layers by MOVPE (2012)
  • 著者名/発表者名: Katsuhiko Saito, Keita Sekioka, Tooru Tanaka, Qixin Guo, and Mitsuhiro Nishio
  • 学会等名: 16th International Conference on Metal Organic Vapor Phase Epitaxy (ICMOVPE-XVI)
  • 発表場所: Busan, Korea
• [学会発表] Surface Morphologies and Photoluminescence Properties of Undoped and P-doped ZnTe Layers Grown by Metaloroganic Vapor Phase Epitaxy (2012)
  • 著者名/発表者名: Mitsuhiro Nishio, Yuji Hayashida, Katsuhiko Saito, Tooru Tanaka, and Qixin Guo
  • 学会等名: 16th International Conference on Metal Organic Vapor Phase Epitaxy (ICMOVPE-XVI)
  • 発表場所: Busan, Korea
• [学会発表] Effects of Annealing Treatment upon Electrical and Photoluminescence Properties of Phosphorus-Doped ZnMgTe Epilayers Grown by Metaloroganic Vapor Phase Epitaxy (2012)
  • 著者名/発表者名: Mitsuhiro Nishio, Keita Kai, Ryota Fujiki, Katsuhiko Saito, Tooru Tanaka, and Qixin Guo
  • 学会等名: 16th International Conference on Metal Organic Vapor Phase Epitaxy (ICMOVPE-XVI)
  • 発表場所: Busan, Korea
• [学会発表] Development of ZnTe-based solar cells (2012)
  • 著者名/発表者名: M. Miyabara, T. Tanaka, K. Saito, Q. Guo, M. Nishio, K. M. Yu, W. Walukiewicz
  • 学会等名: 8th International Forum on Advanced Material Science and Technology (IFAMST-8)
  • 発表場所: Fukuoka
• [学会発表] Growth of ZnTe Layers on (0001) ZnO Substrates by metalorganic vapor phase epitaxy (2012)
  • 著者名/発表者名: H. Akiyama, H. Hirano, T. Konomi, K. Saito, T. Tanaka, M. Nishio, Q. Guo
  • 学会等名: 8th International Forum on Advanced Material Science and Technology (IFAMST-8)
  • 発表場所: Fukuoka
• [学会発表] Molecular beam epitaxial growth of ZnCdTeO epilayers for intermediate band solar cells (2012)
  • 著者名/発表者名: Yasuhiro Nagao, Tomohiro Mochinaga, Tooru Tanaka, Katsuhiko Saito, Qixin Guo, Mitsuhiro Nishio, Kin M. Yu and Wladek Walukiewicz
  • 学会等名: The 17th International Conference on Molecular Beam Epitaxy
  • 発表場所: Nara
• [学会発表] ZnTeO系高不整合材料の作製と中間バンド太陽電池への応用 (2012)
  • 著者名/発表者名: 田中徹，長尾康弘，宮原雅宜，斉藤勝彦，郭其新，西尾光弘
  • 学会等名: 第９回次世代の太陽光発電システムシンポジウム
  • 発表場所: 京都
• [学会発表] ZnTeO中間バンド型太陽電池における二段階光吸収による電流生成 (2012)
  • 著者名/発表者名: 田中徹, 長尾康弘, 宮原雅宜, 斉藤勝彦, 郭其新, 西尾光弘, K. M. Yu, W. Walukiewicz
  • 学会等名: 第４回薄膜太陽電池セミナ－2012
  • 発表場所: 京都
• [学会発表] ZnCdTeOを用いた中間バンド型太陽電池の作製と評価 (2012)
  • 著者名/発表者名: 長尾康弘, 田中徹, 斉藤勝彦, 郭其新, 西尾光弘
  • 学会等名: 平成24年度応用物理学会九州支部学術講演会
  • 発表場所: 佐賀大学
• [学会発表] 分子線エピタキシー法によりZnTe基板上に成長させたn型ZnS薄膜の作製と評価 (2012)
  • 著者名/発表者名: 宮原雅宜, 田中徹, 斉藤勝彦, 郭其新, 西尾光弘
  • 学会等名: 平成24年度応用物理学会九州支部学術講演会
  • 発表場所: 佐賀大学
• [学会発表] Photogenerated current by two-step photon excitation in ZnTeO Intermediate Band Solar Cells
  • 著者名/発表者名: T. Tanaka, M. Miyabara, Y. Nagao, K. Saito, Q. Guo, M. Nishio, K. M. Yu, W. Walukiewicz
  • 学会等名: 38th IEEE Photovoltaic Specialists Conference
  • 発表場所: Tampa, FL
• [学会発表] Molecular beam epitaxy of n-ZnS epilayers for ZnTe solar cell application
  • 著者名/発表者名: S. Haraguchi, M. Miyabara, T. Tanaka, K. Saito, Q. Guo, M. Nishio, K. M. Yu, and W. Walukiewicz
  • 学会等名: 16th International Conference on II-VI Compounds and Related Materials
  • 発表場所: Nagahama, Japan
• [学会発表] Growth and characterization of ZnMgSeTe epilayers on ZnTe substrates by molecular beam epitaxy
  • 著者名/発表者名: K. Mizoguchi, Y. Nagao, T. Tanaka, K. Saito, Q. Guo, and M. Nishio
  • 学会等名: 16th International Conference on II-VI Compounds and Related Materials
  • 発表場所: Nagahama, Japan
• [学会発表] Two-step photon absorption in intermediate band solar cells based on ZnTeO
  • 著者名/発表者名: Tooru Tanaka, Shin Haraguchi, Masaki Miyabara, Katsuhiko Saito, Qixin Guo, Mitsuhiro Nishio, Kin M. Yu, and Wladek Walukiewicz
  • 学会等名: The 8th International Conference on Thin film Physics and Applications
  • 発表場所: Shanghai, China
• [学会発表] Growth of n-type ZnS blocking epilayers for ZnTeO-based intermediate band solar cells
  • 著者名/発表者名: Tooru Tanaka, Shin Haraguchi, Masaki Miyabara, Katsuhiko Saito, Qixin Guo, Mitsuhiro Nishio, Kin M. Yu, and Wladek Walukiewicz
  • 学会等名: 23rd Photovoltaic Science and Engineering Conference
  • 発表場所: Taipei, Taiwan
• [学会発表] Intermediate band solar cells based on ZnTeO
  • 著者名/発表者名: Tooru Tanaka
  • 学会等名: 9th China SoG Silicon and PV Power Conference
  • 発表場所: Suzhou, China
  • 招待講演
• [学会発表] Development of ZnTeO-based Intermediate band solar cells
  • 著者名/発表者名: Tooru Tanaka, Katsuhiko Saito, Qixin Guo, Mitsuhiro Nishio, Kin Man Yu, and Wladek Walukiewicz
  • 学会等名: The 9th C-K-J Joint Workshop on Advanced Functional Materials
  • 発表場所: Saga, Japan
  • 招待講演
• [学会発表] Molecular Beam Epitaxial Growth of N-Type ZnS Layers for ZnTeO-Based Intermediate Band Solar Cells
  • 著者名/発表者名: Tooru Tanaka, Shin Haraguchi, Masaki Miyabara, Katsuhiko Saito, Qixin Guo, Mitsuhiro Nishio, Kin M. Yu, Wladek Walukiewicz
  • 学会等名: 2013 Materials Research Society Fall Meeting
  • 発表場所: Boston, MA
• [学会発表] ZnTeO系高不整合材料による中間バンド型太陽電池の作製
  • 著者名/発表者名: 田中徹, 長尾康弘, 宮原雅宜, 斉藤勝彦, 郭其新, 西尾光弘, K. M. Yu, W. Walukiewicz
  • 学会等名: 第10回次世代の太陽光発電システムシンポジウム
  • 発表場所: 金沢市
• [学会発表] n-ZnS/p-ZnTe太陽電池におけるi-ZnS層挿入効果
  • 著者名/発表者名: 原口真, 宮原雅宜, 田中徹, 斉藤勝彦, 郭其新, 西尾光弘
  • 学会等名: 第74回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 同志社大学
• [学会発表] 分子線エピタキシー法によるZnTe基板上へのZnMgSeTe四元混晶の成長
  • 著者名/発表者名: 長尾康弘, 溝口耕輔, 田中徹, 斉藤勝彦, 郭其新, 西尾光弘
  • 学会等名: 平成25年度応用物理学会九州支部学術講演会
  • 発表場所: 長崎大学
• [学会発表] ZnTe基板上へのAlドープZnSe薄膜のMBE成長と評価
  • 著者名/発表者名: 溝口 耕輔, 長尾 康弘, 田中 徹, 斉藤 勝彦, 郭其新, 西尾 光弘
  • 学会等名: 平成25年度応用物理学会九州支部学術講演会
  • 発表場所: 長崎大学
• [学会発表] n型ZnS窓層を用いたZnTe太陽電池の作製と評価
  • 著者名/発表者名: 原口 真, 宮原 雅宜, 田中 徹, 斉藤 勝彦, 郭 其新, 西尾 光弘
  • 学会等名: 平成25年度応用物理学会九州支部学術講演会
  • 発表場所: 長崎大学
• [学会発表] ZnTe基板上へのAlドープZnSe薄膜のMBE成長と太陽電池への応用
  • 著者名/発表者名: 溝口耕輔, 長尾康弘, 田中徹, 斉藤勝彦, 郭其新, 西尾光弘
  • 学会等名: 第60回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 青山学院大学
• [学会発表] Carrier dynamics in dilute II-VI oxide highly-mismatched alloys
  • 著者名/発表者名: Yan-Cheng Lin, Wu-Ching Chou, Jen-Inn Chyi, Tooru Tanaka
  • 学会等名: SPIE Photonics West 2014
  • 発表場所: San Francisco, CA
  • 招待講演
• [学会発表] 太陽電池の基礎と応用
  • 著者名/発表者名: 田中徹
  • 学会等名: 第2回九州若手セラミックフォーラム
  • 発表場所: 佐賀
  • 招待講演
• [学会発表] ZnTeO中間バンド型太陽電池の作製と特性評価
  • 著者名/発表者名: 田中徹, 長尾康弘, 宮原雅宜, 斉藤勝彦, 郭其新, 西尾光弘, K. M. Yu, W. Walukiewicz
  • 学会等名: 2012年秋季第73回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 愛媛大学
• [学会発表] ZnTe系材料の物性と光デバイス応用
  • 著者名/発表者名: 田中徹
  • 学会等名: 平成24年度応用物理学会九州支部, 支部オータムスクール
  • 発表場所: 佐賀大学
  • 招待講演
• [学会発表] n型ZnSを用いたZnTe太陽電池の作製
  • 著者名/発表者名: 宮原雅宜，原口真，田中徹，斉藤勝彦，郭其新，西尾光弘
  • 学会等名: 第60回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 神奈川工科大学
• [学会発表] ZnTe基板上へのZnMgSeTe四元混晶のMBE成長
  • 著者名/発表者名: 長尾康弘，溝口耕輔，田中徹，斉藤勝彦，郭其新，西尾光弘
  • 学会等名: 第60回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 神奈川工科大学
• [備考]
  • URL: http://www.sc.ec.saga-u.ac.jp/
• [備考] 研究室ホームページ
  • URL: http://www.sc.ec.saga-u.ac.jp/