少数キャリア動的挙動制御による高効率かつ有毒・希少元素フリー薄膜太陽電池の創生

• 研究課題/領域番号: 24K01416
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分31020:地球資源工学およびエネルギー学関連
• 研究機関: 長岡技術科学大学
• 研究代表者: 田中 久仁彦 長岡技術科学大学, 工学研究科, 教授 (30334692)
• 研究分担者: 山下 智樹 長岡技術科学大学, 工学研究科, 准教授 (60793099) ; 金井 綾香 長岡技術科学大学, 工学研究科, 助教 (90960849)
• 研究期間 (年度): 2024-04-01 – 2028-03-31
• 研究課題ステータス: 交付 (2024年度)
• 配分額: 18,590千円 (直接経費: 14,300千円、間接経費: 4,290千円); 2027年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2026年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2025年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円); 2024年度: 12,740千円 (直接経費: 9,800千円、間接経費: 2,940千円)
• キーワード: 薄膜太陽電池 / 発光分光 / キャリアダイナミクス

研究開始時の研究の概要

Cu2SnS3(CTS)は希少・有毒元素を含まないため多接合太陽電池の光吸収層として期待されている。しかし多接合太陽電池の実現には各単接合CTS系太陽電池の効率を改善する必要がある。効率改善には、光照射で生成された少数キャリアを再結合させずに外部に取り出す必要がある。本研究では効率が異なるCTS系太陽電池の定常状態光励起発光スペクトル、第一原理計算の結果、発光時間減衰曲線を比較し、光照射で生成した少数キャリアがどの欠陥にどの様に捕まるのかを明らかにする。そして、この結果を基に少数キャリアの制御を行い、効率低下要因である少数キャリア再結合を抑制することでCTS系単接合太陽電池の効率を改善を図る。