太陽電池の高効率化に関する研究

1989 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 01603009
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 高橋 清 東京工業大学, 工学部, 教授 (10016313)
• 研究分担者: 坂田 忠良 東京工業大学, 大学院総合理工学研究科, 教授 (40013510) ; 藤嶋 昭 東京大学, 工学部, 教授 (30078307) ; 坪村 宏 大阪大学, 基礎工学部, 教授 (20029367) ; 垂井 康夫 東京農工大学, 工学部, 教授 (10143629) ; 佐々木 昭夫 京都大学, 工学部, 教授 (10025900) ; 梅野 正義 名古屋工業大学, 工学部, 教授 (90023077)
• キーワード: 太陽電池 / アモルファスSi / 光CVD

研究概要

バルク形で30%、薄膜形で20%以上の変換効率を現実するための基礎研究を行ない、以下の結果を得た。
1.30%以上の超高効率を得るための研究
(1)ボトムセル開発:2.0OeV、1.43eV、1.0eVの禁制帯幅をもつ3層タンデムでは、理論的に40%の変換効率が見込まれる。本年度は、1.0eV付近のボトムセルについて検討したところ、キャップ層を持つInAlAs/InGaAs構造で最も優れた特性が得られた。
(2)GaAs/Siタンデム太陽電池材料の高品質化:歪超格子の採用や成長条件の最適化により、エッチピット密度が10^6cm^<-2>台でキャリア濃度の低GaAs/SiのMOCVD成長ま成功した。
2.薄膜で20%以上の変換効率を得るための研究
(1)アモルファスSi薄膜太陽電池の高効率化:aーSiの高品質化を目指し、光CVD法による成膜機構を解明した。次に光CVD法によるアンドープ層や微結晶層の膜質改善を図るとともに、デルタドーピングなどの新構造を提案し、0.9V以上と従来よりも高い開放電圧を得た。またデバイス特性に大きな影響のある透明導電膜アモルファス界面の障壁高さの評価を行なった。
(2)CuInSe_2薄膜の高品質化:セレン化法によるCuInSe_2薄膜の形成を行ない、粒系を3μm得た。また、この手法によればCu/In比を精度よく制御できる見通しが得られた。
3.新型太陽電池の研究
超微細な金属アイランドを施した半導体を用いる湿式太陽電池は、従来のpn接合形太陽電池よりも高い性能を示すこと、また同じ原理を適用して新しい型の固体太陽電池を作製できることを明らかにした。また、湿式太陽電池の電極・溶液界面のinーsitu測定に初めて成功した。この他、太陽エネルギーの化学的エネルギーへの効率的な変換のために、半導体光触媒反応の効率を決める因子について考察した。

研究成果

• [文献書誌] Y.Kazama,K.Seki,W.Kim,S.Yamanaka,M.Konagai,K.Takahashi: "High Efficiency Amorphous Silicon Solar Cells with"Delta-Doped"P-Layer" Japanese Journal of Applied Physics. Vol.28 No.7. 1160-1164 (1989)
• [文献書誌] M.Umeno,T.Jimbo and T.Soga: "High Quality GaAs and Gap on Si with III-V Alloy SLS Buffer Layer" Jounrnal Crystal Grouth. Vol.98. 188-194 (1988)
• [文献書誌] Hirosi Tsubomura: "Silicon Electrodes Coated with Extremely Small Platinum Islands for Efficient Solar Energy Conversion" Journal of The Electrochemical Society. Vol.136 No.8. 2280-2285 (1989)
• [文献書誌] K.Sakamaki,et al.: "Imaging the Phenol Molecule Adsorbed on TiO_2 by Scanning Tunneling Micorscopy" Surface Sci.219. 531-536 (1989)
• [文献書誌] S.Mizukawa,K.Sato,K.Yasuhiro,M.Isawa,K.Kuroiwa and Y.Tarui: "Optical Studies of Doping-Characteristion in Boron-Doped a-Si:H Films Prepared by the Photo-CVD Technique" Japanese Journal of Applied Physics. Vol.28. 961 (1989)
• [文献書誌] M.Azuma,K.Hashimoto,M.Hiramoto,M.Watanabe and T.Sakata: "Carbon dioxide reduction at low Temperature on various metal electrodes" J.Electroanal.Chem.260. 441-445 (1989)