高性能太陽光発電素子の設計と製作

1992 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 04203109
• 研究機関: 名古屋工業大学
• 研究代表者: 梅野 正義 名古屋工業大学, 工学部, 教授 (90023077)
• 研究分担者: 松重 和美 九州大学, 工学部, 教授 (80091362) ; 藤嶋 昭 東京大学, 工学部, 教授 (30078307) ; 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) ; 小長井 誠 東京工業大学, 工学部, 教授 (40111653)
• キーワード: 太陽電池 / タンデム太陽電池 / III-V化合物 / 薄膜太陽電池 / アモルファス / シリコン / 化合物半導体

研究概要

1.MOCVD法により、Al_<0.1>Ga_<0.9>As/Siタンデム太陽電池と薄膜GaAs/Si太陽電池を作製し、それぞれ、16.3%、16.0%の変換効率を得た。また、YAGレーザ照射により、Si上GaAsの応力を低減できた。
2.CuInSe_2薄膜のフォトルミネセンススペクトルと太陽電池特性と密接な関係があることを見いだした。CdS/CuInSe_2とMOCVD成長ZnO膜を用いることにより、変換効率6.6%を得ることができた。
3.InAlAs/InGaAs長波長用デバイスとAlGaAs/GaAs中間波長用デバイスを機械的に接合することにより、地上太陽光で26.6%の効率を得た。また、さらに高効率にするためのデバイスの効率計算を行った。
4.光CVD法によって製膜した高効率太陽電池用アモルファスSiの改良をはかり、光照射によって導電率に大きな向上が見られた。
5.a-Si/poly-Si4端子接続タンデム型太陽電池の各セル及び光学的接続の最適化を行い、100nmの薄膜a-Siセルを採用し、効率20%を得た。
6.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て非常に大きな光電圧が出現することを明らかにした。また、この効果をSi太陽電池に応用し、高効率を得た。白金アイランド/シリコンの構造で14.9%の構造を得た。
7.水素吸蔵体を用いた炭酸ガスの電気化学的還元を行い、水素吸蔵後に炭酸ガス還元の還元生成物の生成効率や生成速度が増加する事を見いだした。また、超臨界流体中での炭酸ガスの電気化学的及び光化学的還元について詳細を明らかにした。
8.強誘電体からバンドギャップより高い開放電圧が発生することを見いだし、高効率化を実現する基盤技術を確立するために有機材料における異常光起電力電流に対するイオンの影響及び電界を利用した強誘電性超薄膜作製を行った。
9.トリシランを用いた真空紫外光励起プロセスを採用し、高品質アモルファス膜を作製した。また、欠陥の生成を調べ、分子軌道法を採用し、欠陥発生の理論的検討を行った。

研究成果

• [文献書誌] M.Umeno: "Stress-free GaAs on Si by laser pulse irradi-at ion" Jpn.J.Appl.Phys.31. 1189-1190 (1992)
• [文献書誌] H.Shimizu: "First demonstration of AlGaAs/Si monolithic tandem solar cell grown by MOCVD" Jpn.J.Appl.Phys.31. L1150-L1152 (1992)
• [文献書誌] M.Tanda: "Photoluminescence study of CuInSe_2 thin films by selenization technique" Jpn.J.Appl.Phys.31. L753-L755 (1992)
• [文献書誌] M.Yoshino: "Large area ZnO thin films for solar cells prepared by photo-induced MOCVD" Jpn.J.Appl.Phys.32. (1993)
• [文献書誌] Y.Takeda: "Calculation of photovoltaic characteristics and materials selection for low-band gap cells" Solar Energy Materials and Solar cells. 26. 85-98 (1992)
• [文献書誌] Y.Takeda: "InAlAs/InGaAs low-band-gap cell on InP for high efficiency multi-structure solar cells" Solar Energy Materials and Solar Cells. 26. 99-103 (1992)
• [文献書誌] Y.Nakato: "Silicon photoelectrodes modified with ultrafine metal islands" Electrochimica Acta.37. 897-907 (1992)
• [文献書誌] H.Yanagi: "Molecular orientation of vacuum-deposited thin films of Zincphthalocyanine" J.Appl.Phys.71. 5146-5153 (1992)
• [文献書誌] R.Cai: "Conversion of photogenerated superoxide anion into hydrogen peroxide in TiO_2 suspention system" J.Electroahal.Chem.326. 345-350 (1992)
• [文献書誌] Z.F.Liu: "New application of electrochemical techniques" J.Photochem.Photobiol.65. 419-429 (1992)
• [文献書誌] T.Nagamori: "Dielectric hysterisis loop measurement for ultra thin VDF/TrFE copolymer films evaporated under high effectric field" Jpn.J.Appl.Phys.31. 1407-1408 (1992)
• [文献書誌] K.Ishizaki: "Forrier transform IR study on structural evapolatition of evaporated organic films" Thin Solid Films. 214. 99-103 (1992)
• [文献書誌] K.Kuroiwa: "High intensity vacuum ultraviolet light source in windowless photochemical vapor deposition" Jpn.J.Appl.Phys.31. L518-L520 (1992)
• [文献書誌] H.Nagayoshi: "Residual stress of a-SiN:H films prepared by alterglow plasma chemical vapor deposition technique" Jpn.J.Appl.Phys.31. L867-L869 (1992)
• [文献書誌] H.Nagayoshi: "Generation mechanism of tensile stress in a-SiN:H films prepared by afterglow plasma chemical vapor deposition technique" Jpn.J.Appl.Phys.31. L1628-L1631 (1992)
• [文献書誌] K.Hattori: "Theory of the steady-state-photocarrier gratig technique for obtaining accurate diffusion-length measurement in amorphous silicon" Phys.Rev.B45. 1126-1138 (1992)
• [文献書誌] M.Yoshimi: "Photocurrent multiplication in hydrogenated amorphous silicon based p-i-n junction with an a-SiN:H layer" J.Appl.Phys.72. 3186-3193 (1992)
• [文献書誌] M.Yoshimi: "Toward 20% efficiency with a-Si/poly-Si tandem solar cell" MRS symposium Proc.845-856 (1992)
• [文献書誌] T.Matsushima: "Studies on anomalous photovoltaic effect in thin ferroelectric polymer films" Rept.Progr.Polym Phys.Jpn.35. 391-394 (1992)
• [文献書誌] Y.Saito: "Vacuum ultraviolet light induced defects in hydrogeneted amorphous silicon films" Philos.Mag.66. 219-228 (1992)
• [文献書誌] T.Yamaguchi: "Optical transitions in RF sputterd CuInGaSe thin films" Jpn.J.Appl.Phys.31. L703-L705 (1992)