| 研究概要 |
次世代高効率を実現するためのキーマテリアルとして,シリコン量子ドット(Si-QD, Silicon Quantum Dots)が大きな注目を集めている。一般的なSi-QDの合成法として,シリコン亜酸化物やアモルファスシリコンの薄膜をプラズマCVD,イオンドープ等で予め制作し,その後高温で熱処理してナノ結晶へ相変化させる方法がある。しかし,ナノ結晶への相変化には1000℃を超える高温で熱処理が必要になるため,太陽電池を構成するSi-QD以外の材料に熱的なダメージを与えたり,不純物の拡散を促すなどの問題が指摘されている。他方,レーザーアブレーションなどの気相合成法では予め微粒子を合成するためデバイス設計の自由度は高まるが,ナノ粒径のサイズ制御,位置制御が難しいことに加え大量生産に向かない。このような現状を鑑み,本研究ではマイクロプラズマCVDによるシリコン量子ドットの気相連続合成法を開発した。さらに,Si-QDを有機溶媒に分散させたコロイド溶液を作成し,これをスピンコーティングによって薄膜化し,Si-QDを含有した増感太陽電池の開発を試みた。本年度の研究では,Si-QDのサイズ制御及び結晶サイズに依存したフォトルミネッセンスの制御に成功した。一方,シリコン原料として四塩化ケイ素を用いているため,残留塩素によってSi-QDが著しく酸化されるほか,アルミなどの電極材料を腐食させる問題が顕在化した。四塩化ケイ素は太陽電池の低コスト化において重要な要素であることから,来年度以降は,残留塩素を最小限にとどめるためのプラズマCVD法の改良と太陽電池の開発を実施する予定である。
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