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新規カルコパイライト型リン化物の探索と太陽電池への応用

研究課題

研究課題/領域番号 26289279
研究種目

基盤研究(B)

配分区分一部基金
応募区分一般
研究分野 金属・資源生産工学
研究機関京都大学

研究代表者

野瀬 嘉太郎  京都大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (00375106)

研究協力者 中塚 滋  京都大学, 工学研究科, JSPS特別研究員
井上 亮輔  京都大学, 工学研究科
研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2017-03-31
研究課題ステータス 完了 (2016年度)
配分額 *注記
16,250千円 (直接経費: 12,500千円、間接経費: 3,750千円)
2016年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
2015年度: 5,720千円 (直接経費: 4,400千円、間接経費: 1,320千円)
2014年度: 6,760千円 (直接経費: 5,200千円、間接経費: 1,560千円)
キーワード太陽電池 / 固溶体 / 表面形態制御 / 界面構造制御 / pn反転 / カルコパイライト / pn接合 / リン化物
研究成果の概要

本研究では,ZnSnP2の薄膜表面形態の改善に向けて,新規化合物の探索を行った。MgやCaを含む化合物の場合は大気中の水分との反応が避けられないため,CdSnP2が有望であることがわかった。また,ZnSnP2とCdSnP2は全率で固溶し,組成に応じてバンドギャップが変化することを明らかにした。薄膜作製については,Cd-Sn膜を前駆体としてリン化することによりCdSnP2が得られることがわかったが,目的の固溶体膜を得るまでには至らなかった。
一方で,ZnSnP2とCdSnP2のキャリアタイプの違いを利用してpn接合を形成できることがわかり,新たなデバイスへの展開が期待できる結果を得た。

報告書

(4件)
  • 2016 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2015 実績報告書
  • 2014 実績報告書
  • 研究成果

    (28件)

すべて 2017 2016 2015 2014

すべて 雑誌論文 (7件) (うち査読あり 7件、 謝辞記載あり 7件) 学会発表 (20件) (うち国際学会 4件、 招待講演 6件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Solar cells using bulk crystals of rare metal-free compound semiconductor ZnSnP22017

    • 著者名/発表者名
      S. Nakatsuka, N. Yuzawa, J. Chantana, T. Minemoto, and Y. Nose
    • 雑誌名

      Physica Status Solidi A

      巻: 214 号: 2 ページ: 1-4

    • DOI

      10.1002/pssa.201600650

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Order-Disorder Phenomena and Their Effects on Bandgap in ZnSnP22017

    • 著者名/発表者名
      S. Nakatsuka and Y. Nose
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry C

      巻: 121 号: 2 ページ: 1040-1046

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.6b11215

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] ZnSnP2 thin-film solar cell prepared by phosphidation method under optimized Zn/Sn atomic ratio of its absorbing layer2017

    • 著者名/発表者名
      N. Yuzawa, J. Chantana, S. Nakatsuka, and Y. Nose
    • 雑誌名

      Current Applied Physics

      巻: 17 号: 4 ページ: 557-564

    • DOI

      10.1016/j.cap.2017.02.005

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Band offset at the heterojunction interfaces of CdS/ZnSnP2, ZnS/ZnSnP2, and In2S3/ZnSnP22016

    • 著者名/発表者名
      S. Nakatsuka, Y. Nose, and Y. Shirai
    • 雑誌名

      Journal of Applied Physics

      巻: 119 号: 19 ページ: 1-6

    • DOI

      10.1063/1.4950882

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Growth and Characterization of indium-doped Zn3P2 bulk crystals2016

    • 著者名/発表者名
      R. Katsube, H. Hayashi, A. Nagaoka, K. Yoshino, Y. Nose, Y. Shirai
    • 雑誌名

      Jpn. J. Appl. Phys.

      巻: 55 号: 4 ページ: 041201-041201

    • DOI

      10.7567/jjap.55.041201

    • NAID

      210000146224

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Fabrication of ZnSnP2 thin films by phosphidation2015

    • 著者名/発表者名
      S. Nakatsuka, Y. Nose, T. Uda
    • 雑誌名

      Thin Solid Films

      巻: 589 ページ: 66-71

    • DOI

      10.1016/j.tsf.2015.04.020

    • NAID

      120005678208

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Bulk crystal growth and characterization of ZnSnP2 compound semiconductor by flux method2015

    • 著者名/発表者名
      S. Nakatsuka, H. Nakamoto, Y. Nose, T. Uda, Y. Shirai
    • 雑誌名

      Phys. Status Solidi (c)

      巻: 12 号: 6 ページ: 520-523

    • DOI

      10.1002/pssc.201400291

    • NAID

      120005672625

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 金属/多元系半導体界面の構造と電子輸送特性-リン化物太陽電池を例として-2016

    • 著者名/発表者名
      野瀬嘉太郎, 中塚滋
    • 学会等名
      日本鉄鋼協会・日本金属学会関西支部 鉄鋼プロセス研究会・材料化学研究会 平成28年度第2回合同研究会
    • 発表場所
      大阪大学中之島センター,大阪
    • 年月日
      2016-12-19
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] カルコパイライト型リン化物におけるホモpn接合形成2016

    • 著者名/発表者名
      井上亮輔, 中塚滋, 野瀬嘉太郎
    • 学会等名
      第1回フロンティア太陽電池セミナー
    • 発表場所
      京都大学化学研究所,京都
    • 年月日
      2016-11-17
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] ZnSnP2太陽電池における界面構造の最適化2016

    • 著者名/発表者名
      中塚滋, 明里駿祐, Jakapan Chantana, 峯元高志, 野瀬嘉太郎
    • 学会等名
      第1回フロンティア太陽電池セミナー
    • 発表場所
      京都大学化学研究所,京都
    • 年月日
      2016-11-17
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Photovoltaic performance of ZnSnP2 bulk crystals with the efficiency over 1%2016

    • 著者名/発表者名
      S. Nakatsuka,S. Akari, J. Chantana, T. Minemoto, Y. Nose
    • 学会等名
      Photovoltaic Science and Engineering Conference (PVSEC-26)
    • 発表場所
      Marina Bay Sands, Singapore
    • 年月日
      2016-10-24
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] カルコパイライト型リン化物におけるホモpn接合形成2016

    • 著者名/発表者名
      井上亮輔, 中塚滋, 野瀬嘉太郎
    • 学会等名
      第77回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      朱鷺メッセ,新潟
    • 年月日
      2016-09-13
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] ZnSnP2バルク太陽電池の光電特性に裏面電極材料が与える影響2016

    • 著者名/発表者名
      中塚滋, 明里駿祐, Jakapan Chantana, 峯元高志, 野瀬嘉太郎
    • 学会等名
      第77回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      朱鷺メッセ,新潟
    • 年月日
      2016-09-13
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Fabrication of solar cells based on ZnSnP2 bulk crystals2016

    • 著者名/発表者名
      S. Nakatsuka,N. Yuzawa, S, Akari, J. Chantana, T. Minemoto, Y. Nose
    • 学会等名
      20th International Conference on Ternary and Multinary Compounds (ICTMC-20)
    • 発表場所
      Halle, Germany
    • 年月日
      2016-09-05
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Bandgap Tuning of ZnSnP2 through the Order-Disorder Transition2016

    • 著者名/発表者名
      S. Nakatsuka, Y. Nose, Y. Shirai
    • 学会等名
      9th Pacific Rim International Conference on Advanced Materials and Processing (PRICM9)
    • 発表場所
      Kyoto , Japan
    • 年月日
      2016-08-01
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ラマン分光法を用いたZnSnP2における規則-不規則変態挙動の調査2016

    • 著者名/発表者名
      中塚滋, 岩田晃樹, 野瀬嘉太郎, 原田隆史, 池田茂, 白井泰治
    • 学会等名
      第63回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      東京工業大学
    • 年月日
      2016-03-21
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 金属Zn薄膜のリン化による高配向Zn3P2薄膜の作製2016

    • 著者名/発表者名
      勝部涼司, 野瀬嘉太郎, 白井泰治
    • 学会等名
      第63回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      東京工業大学
    • 年月日
      2016-03-21
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] カルコパイライト型リン化物の結晶成長と太陽電池2016

    • 著者名/発表者名
      野瀬嘉太郎
    • 学会等名
      応用物理学会関西支部平成27年度第3回講演会
    • 発表場所
      大阪府立大学
    • 年月日
      2016-02-05
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] リン化法によるCdSnP2薄膜の作製2015

    • 著者名/発表者名
      井上亮輔, 中塚滋, 勝部涼司, 野瀬嘉太郎, 白井泰治
    • 学会等名
      資源素材学会関西支部 第12回 若手研究者・学生のための研究発表会
    • 発表場所
      キャンパスプラザ京都
    • 年月日
      2015-12-11
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Development of photovolataics using chalcopytite phosphide semiconductor2015

    • 著者名/発表者名
      Y. Nose
    • 学会等名
      11th China SoG Silicon and PV Power Conference (CSPV-11)
    • 発表場所
      Hangzhou, China
    • 年月日
      2015-11-28
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 規則-不規則変態を利用したZnSnP2のバンドギャップ制御2015

    • 著者名/発表者名
      中塚滋, 野瀬嘉太郎, 白井泰治
    • 学会等名
      第76回 応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      名古屋国際会議場
    • 年月日
      2015-09-13
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 規則-不規則変態を利用した半導体材料の物性制御2015

    • 著者名/発表者名
      野瀬嘉太郎, 中塚滋
    • 学会等名
      平成27年度資源・素材学会関係学協会合同秋季大会
    • 発表場所
      愛媛大学
    • 年月日
      2015-09-10
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Thermodynamic analysis on ZnSnP2 fabrication process using chemical potential diagrams2014

    • 著者名/発表者名
      S. Nakatsuka, Y. Nose, T. Uda, Y. Shirai
    • 学会等名
      The 6th World Conference on Photovoltaic Energy Conversion
    • 発表場所
      京都
    • 年月日
      2014-11-26
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Potential of chalcopyrite ZnSnP2 as a new rare-metal-free absorber2014

    • 著者名/発表者名
      Y. Nose
    • 学会等名
      3rd Malaysia-Japan Joint Workshop on Compound Solar Cells and Systems
    • 発表場所
      Selangor, Malaysia
    • 年月日
      2014-09-22
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ZnSnP2 thin film solar cells by phosphidation of metallic precursors2014

    • 著者名/発表者名
      Y. Nose
    • 学会等名
      The 4th International Conference on CIGS Solar Cells and Electronic Materials
    • 発表場所
      Taipei, Taiwan
    • 年月日
      2014-09-09
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 化学ポテンシャル図を用いたZnSnP2薄膜作製プロセスの熱力学的考察2014

    • 著者名/発表者名
      中塚滋, 勝部涼司, 野瀬嘉太郎, 白井泰治
    • 学会等名
      第11回「次世代の太陽光発電システム」シンポジウム
    • 発表場所
      宮崎
    • 年月日
      2014-07-03
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Formation and Characterization of ZnSnP2 Thin Films by Phosphidation2014

    • 著者名/発表者名
      Y. Nose, S. Nakatsuka, T. Uda
    • 学会等名
      2014 MRS Spring Meeting & Exhibit
    • 発表場所
      San Francisco, USA
    • 年月日
      2014-04-24
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [図書] "太陽光と光電変換機能"第1章6.カルコパイライト型リン化物のバルク・薄膜結晶成長と太陽電池への展開2016

    • 著者名/発表者名
      野瀬嘉太郎(共著)
    • 総ページ数
      307
    • 出版者
      シーエムシー出版
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書

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公開日: 2014-04-04   更新日: 2018-12-17  

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